ЭДС и напряжение на клеммах

Когда вы забываете выключить автомобильные фары, они медленно тускнеют по мере разрядки аккумулятора. Почему они просто не мигают, когда батарея разряжена? Их постепенное затемнение означает, что выходное напряжение батареи уменьшается по мере разряда батареи. Причина снижения выходного напряжения для разряженных или перегруженных батарей заключается в том, что все источники напряжения состоят из двух основных частей — источника электрической энергии и внутреннего сопротивления.

Электродвижущая сила

Все источники напряжения создают разность потенциалов и могут подавать ток, если подключены к сопротивлению.В небольшом масштабе разность потенциалов создает электрическое поле, которое воздействует на заряды, вызывая ток. Мы называем эту разность потенциалов электродвижущей силой (сокращенно ЭДС). ЭДС — это вообще не сила; это особый тип разности потенциалов источника при отсутствии тока. Единицы измерения ЭДС — вольты.

Электродвижущая сила напрямую связана с источником разности потенциалов, например, с конкретной комбинацией химических веществ в батарее. Однако при протекании тока ЭДС отличается от выходного напряжения устройства.Напряжение на выводах батареи, например, меньше, чем ЭДС, когда батарея подает ток, и оно падает дальше, когда батарея разряжается или разряжается. Однако, если выходное напряжение устройства можно измерить без потребления тока, то выходное напряжение будет равно ЭДС (даже для сильно разряженной батареи).

Напряжение на клеммах

представляет собой схематическое изображение источника напряжения. Выходное напряжение устройства измеряется на его выводах и называется напряжением на выводах В, .Напряжение на клеммах определяется уравнением:

Схематическое изображение источника напряжения

Любой источник напряжения (в данном случае сухой углерод-цинковый элемент) имеет ЭДС, связанную с источником разности потенциалов, и внутреннее сопротивление r, связанное с его конструкцией. (Обратите внимание, что сценарий E означает ЭДС.) Также показаны выходные клеммы, на которых измеряется напряжение на клеммах V. Поскольку V = ЭДС-Ir, напряжение на клеммах равно ЭДС, только если ток не течет.

$ V = ЭДС — Ir $,

где r — внутреннее сопротивление, а I — ток, протекающий во время измерения.

I — положительный, если ток течет от положительного вывода. Чем больше ток, тем меньше напряжение на клеммах. Точно так же верно, что чем больше внутреннее сопротивление, тем меньше напряжение на клеммах.

Какая ЭДС источника тока?

Если замкнуть полюса заряженного конденсатора, то под действием электростатического поля, накопленного между его пластинами, во внешней цепи конденсатора в направлении от положительного полюса к отрицательному начинается движение носителей заряда-электронов. .

Однако во время разряда конденсатора электрическое поле, действующее на движущиеся заряженные частицы, быстро ослабевает до полного исчезновения. Поэтому возникший в разрядном контуре протекание электрического тока носит кратковременный характер и процесс быстро затухает.

Для длительного поддержания тока в проводящих цепях используются устройства, в быту неточно вызываемые источниками тока (в строго физическом смысле это не так).Чаще всего такими источниками являются химические батареи.

Из-за электрохимических процессов на их выводах происходит накопление разнородных электрических зарядов. Силы неэлектростатической природы, под действием которых реализуется подобное распределение зарядов, называют внешними силами.

Чтобы понять природу концепции ЭДС источника тока, следующий пример поможет.

Представьте себе проводник в электрическом поле, как показано на рисунке ниже, то есть таким образом, что внутри него также есть электрическое поле.

Известно, что под действием этого поля в проводнике начинает течь электрический ток. Теперь возникает вопрос, что происходит с носителями заряда, когда они достигают конца проводника, и останется ли этот ток неизменным с течением времени.

Легко сделать вывод, что при цепях в результате воздействия электрического поля заряды будут накапливаться на концах проводника. В связи с этим электрический ток не будет оставаться постоянным, а движение электронов в проводнике будет очень коротким, как показано на рисунке ниже.

Теперь, после путешествия по замкнутой цепи, когда заряд возвращается в исходную точку, где он начал свое путешествие, потенциал в этой точке должен быть таким же, как и в начале движения.Однако протекание тока всегда связано с потерей потенциальной энергии.

Следовательно, нам нужен какой-то внешний источник в цепи, на выводах которого поддерживается разность потенциалов, увеличивающая энергию движения электрических зарядов.

Такой источник позволяет переносить заряд от более низкого потенциала к более высокому в направлении, противоположном движению электронов под действием электростатической силы, пытающейся подтолкнуть заряд от более высокого потенциала к более низкому.

Эту силу, которая заставляет заряд переходить от более низкого к более высокому потенциалу, принято называть электродвижущей силой. Источник тока ЭДС — физический параметр, характеризующий работу, затрачиваемую на перемещение зарядов внутри источника внешними силами.

В качестве устройств, обеспечивающих ЭДС источника тока, как уже упоминалось, используются аккумуляторные батареи, а также генераторы, термоэлементы и т. Д.

Теперь мы знаем, что аккумулятор питается от своей внутренней ЭДС, обеспечивающей разность потенциалов между источником клеммы, способствующие непрерывному движению электронов в направлении, противоположном действию электростатической силы.

ЭДС источника тока, формула которого приведена ниже, как и разность потенциалов выражается в вольтах:

E = A _арт. / Δq,

где A _арт. — работа внешних сил, Δq — заряд, перемещенный внутри источника.

Напряжения и полярность индуктора

Может возникнуть недоумение насчет напряжения на катушке индуктивности, поскольку иногда оно составляет — L d I / d t , но чаще это L d I / d t .Мы объясняем, почему это так, и указываем, что на самом деле каждый из них можно использовать, если в соответствии с его собственным условным обозначением (перечисленным в таблице 2 в последнем разделе этого документа), а последнее, в основном, используется в схемах. уравнения, предназначены для намеренного группирования L , C и R как пассивных компонентов (потребляющих электрическую потенциальную энергию), что позволяет более удобно анализировать схемы и получать более понятные результаты. Кроме того, мы повторно исследуем тесно связанный предмет: определение полярностей в a.c. схема.

Катушки индуктивности работают по принципу электромагнитной индукции. Самоиндуцированная (или отозванная) ЭДС. через катушку индуктивности L

где I — ток через него. Отрицательный знак — проявление закона Ленца. Обычно можно подумать, что напряжение на катушке индуктивности, появляющееся везде в текстах, является самоиндуцированной ЭДС. ε , и, следовательно, необходимо использовать уравнение (1). Тем не менее, это не всегда так.Действительно, в схемах это всегда относится к форме без отрицательного знака, то есть V _L = L d I / d t . Выбор, есть ли отрицательный знак или нет, зависит исключительно от одного основного соображения: рассматривать катушку индуктивности как активный или пассивный компонент (раздел 3). Поэтому мы начнем с пересмотра различия между электродвижущей силой (напряжением активного компонента) и разностью потенциалов (напряжением пассивного компонента) в следующем разделе.Какой бы ни была форма напряжения, фактическую полярность индуктора можно определить по собственному соглашению о знаках (разделы 4 и 5). Обсуждаемый здесь индуктор считается чистым, то есть не имеет внутреннего сопротивления. Помимо индукторов, большинство концепций, обсуждаемых в этой статье, применимы к другим компонентам, особенно к конденсаторам.

В общем, напряжение может означать электродвижущую силу (э.д.с.) или разность потенциалов (п.о.).

An e.м.ф. источник, например Идеальная батарея на один вольт определяется как один джоуль электрической потенциальной энергии (epe), преобразованной из другой формы, полученный одним кулоном положительного заряда, проходящего через источник, что подразумевает, что выходящий ток вывод источника имеет более положительный электрический потенциал по отношению к его токоприемнику [1]. Другими словами, всякий раз, когда констатируется положительная ЭДС. Источника следует понимать, что ток , выходящий из клеммы источника, имеет положительную полярность (рисунок 1 (а)).

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. (a) Токовый вывод батареи положительный. (b) Токоподводящий вывод резистора положительный.

Загрузить рисунок:

Что такое п.о.? В электростатике п.д. между любыми двумя указанными точками есть разность электрических потенциалов в этих двух точках, но в текущем электричестве p.d. через пассивный компонент, например резистора, должен быть электрический потенциал на его токоприемном выводе минус электрический потенциал на его токопроводящем выводе. Следовательно, всякий раз, когда утверждается положительный p.d. в компоненте подразумевается, что ток , входящий в клемму компонента, имеет положительную полярность (рисунок 1 (b)). Пассивный компонент имеет п.о. одного вольта означает, что один джоуль э.п.э. рассеивается, когда через него проходит один кулон положительного заряда [2].

В настоящее время кажется, что падение напряжения (или известное как падение потенциала) имеет тенденцию более широко использоваться, чем p.d., особенно в Интернете. Согласно Википедии, падение напряжения определяется как уменьшение электрического потенциала на пути тока, протекающего в электрической цепи [3]. Очевидно, что это синоним p.d. цепей, который, однако, использовался десятилетиями. Если считыватель привык использовать падение напряжения или падение потенциала, просто «заменяет» p.d. в остальной части этой статьи вместе с ним.

Хотя индуктор вырабатывает электрическую потенциальную энергию (э.и.э.) из магнитной энергии, он преобразует э.и.э. вернемся к магнитной энергии. Катушка индуктивности создает и потребляет э.и.э. в половине случаев при переменном токе цикл, так что это, по крайней мере, полупассивный компонент, тем не менее, подходящий для использования термина «p.d.». Следовательно, индуктор можно законно рассматривать как активный (например, генерирующий) или пассивный (например, потребляющий) компонент [4].Напряжение первого — это э.д.с. ε , а у последнего — п.о. В _L .

Но на самом деле индуктор — это комбинация активного и пассивного компонентов, как может э.д.с. ε или п.п. V _L сама работает по отдельности, чтобы отразить чередующиеся смены между этими двумя состояниями? Проще говоря, это достигается за счет его знака (или знака мощности в цепях переменного тока), как показано в таблице 1:

Таблица 1. Знаки ε и V _L соответствуют разным состояниям индуктора (для положительного тока).

Одной из форм закона напряжения Кирхгофа является Σe.m.f.s = Σp.d.s в любых петлях схемы. Следовательно, в серии RLC переменного тока цепи, мы имеем, если катушка индуктивности рассматривается как активный компонент,

где ξ — ЭДС источника, ε — самоиндуцированная ЭДС. из-за L , V _C и V _R — это пиковые значения на конденсаторе и резисторе соответственно. После самоиндуцированной ЭДС. ε перемещается из левой части в правую, приведенное выше выражение принимает вид

куда

это р.d. через катушку индуктивности. Из уравнений (1) и (4) имеем

Уравнение (2) переписывается как уравнение (3), отмечающее изменение состояния катушки индуктивности.

При каких обстоятельствах должна возникать э.д.с. ε (уравнение (1)), или p.d. В _L (уравнение (5)) использовать? Проще говоря, если действие электромагнитной индукции — это то, на чем мы фокусируемся, скорее всего, самоиндуцированная ЭДС. ε следует использовать, но в схемах вполне точно p.d. V _L — правильный.

В постоянном токе и переменного тока В цепях индуктивность обычно подключается последовательно или параллельно с другими пассивными компонентами, такими как резисторы и / или конденсаторы. Что касается , удобно сравнить их отдельные эффекты с , значение «напряжения», используемое в каждом из них, должно быть одинаковым. Единственный вариант — все их «напряжения» означают п.д.с., потому что говорить «э.д.с.» бессмысленно. резистора ».

Бесчисленные удобства будут достигнуты, если обработка L , C и R является пассивными компонентами, в том числе: в последовательном резонансе, В _L и В _C суммируются до нуля, что означает, что эффекты L и C компенсируют друг друга; если L не чистый, его внешний р.d. представляет собой сумму его внутренних V _L и p.d. из-за его внутренней стойкости; такое же манипулирование и понимание их индивидуальных и комбинированных векторных диаграмм; одинаковая интерпретация их знаков напряжения (см. рисунок 4). Подумайте только, насколько все это стало бы странным или нелогичным, если бы они были выражены в терминах самоиндуцированной ЭДС. ε (не забываем ε = — V _L ).

Если отложить рассмотрение того, какой из них более удобен, оба e.м.ф. ε и п.д. В _L можно использовать для определения фактической полярности индуктора.

Есть два шага. Во-первых, если используется ε ( V _L ), назначение выходящей (входящей) клеммы как положительной полярности определяет знаковое соглашение для положительной полярности ε ( V _L ), как показано на рисунке 2. Во-вторых, фактическая полярность в конкретный момент определяется путем отнесения тогдашнего знака ε ( V _L ) к его собственному соглашению о знаках.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Знак полярности зависит от наведенной ЭДС. ε или p.d. V _L используется.

Загрузить рисунок:

Без ограничения общности, мы рассматриваем увеличивающийся во времени d.c. I , который течет в направлении, показанном на рисунке 2.Следовательно, мы находим ε = — L d I / d t <0, что указывает на то, что тогда полярность противоположна полярности, определенной положительной ε , следовательно, P положительный, а Q отрицательный. Совершенно точно такой же результат будет, если п.о. Вместо него используется V _L . В этом случае В _L = L d I / d t > 0, следовательно, полярность такая же, как определенная для положительного В _L .Ответ легко проверить, применив закон Ленца.

В переменном токе схем, основная идея та же самая, но периодическое изменение направления тока на противоположное делает анализ и результат немного разными.

Возникла проблема с серией RLC a.c. Схема, показанная на рис. 3: как можно определить полярность индуктора в любой момент без прямого использования закона Ленца? Метод, основанный на V _L , объясняется следующим образом.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Серия RLC переменного тока Схема показана со стороной E, заземленной.

Загрузить рисунок:

Поскольку сторона E заземлена, положительная полярность переменного тока Источник заранее определен на стороне S, откуда должен уходить положительный ток. Таким образом, определяется направление тока I : когда I > 0, I течет по цепи по часовой стрелке, а когда I <0, I течет против часовой стрелки.

Далее рассмотрим мощность индуктора, P = IV _L . Когда мощность положительная, значения I и V _L должны быть как положительными, так и отрицательными. В любом случае, положительная сила п.о. означает потребление электрической потенциальной энергии; Другими словами, при пересечении индуктора ток должен течь от более высокого потенциала к более низкому потенциалу. Следовательно, в случае I и V _L положительные (отрицательные), I течет по часовой стрелке (против часовой стрелки), и сторона A (B), откуда ток поступает в индуктор, будет положительная полярность.Соответственно определяется полярность L : когда V _L > 0, полярность (A +, B-), а когда V _L <0, полярность (А -, В +). Проще говоря, знак V _L дает точный знак полярности на клемме ввода положительного тока . Здесь положительный ток поступает на L со стороны A. Мы можем достичь того же результата, учитывая отрицательную мощность индуктора.Читателям рекомендуется проверить это и разобраться в причинах самоиндуцированной ЭДС. ε сами. Все условные обозначения для ε и V _L перечислены сразу в таблице 2 в следующем разделе.

Таблица 2. Полярность L определяется по знаку ε или V _L . Для ε <0 и V _L <0 полярности противоположны соответствующим.

Обратите внимание, что эта проблема не может быть решена без предварительного определения положительного направления тока.Если положительное направление тока действительно неизвестно, результат станет неоднозначным. Технически один выход переменного тока источник должен быть заземлен.

Кроме V _L , аналогично интерпретируются знаки V _C и V _R (один из плюсов обработки L , R и C как компонент того же типа), как показано на рисунке 4.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Поскольку переменный ток Источник — активный компонент, его выходящая сторона с положительным током имеет положительную полярность по умолчанию. Но L , R и C являются пассивными, поэтому для каждого из них положительная полярность по умолчанию находится на стороне ввода положительного тока. Обозначение ξ означает ЭДС источника.

Загрузить рисунок:

Рисунок 4 служит визуальным суммированием соотношений между знаками напряжения и их соответствующими полярностями в серии a.c. схема. Фактически, такие отношения применимы к другим переменным токам. схемы.

Хорошо известно, что ток течет от (-) к (+) при пересечении постоянного тока. источник и от (+) до (-) при пересечении резистора. Катушка индуктивности обладает двойственностью , потому что ее можно использовать как источник ЭДС. ε = — L d I / d t или пассивный компонент p.d. V _L = L d I / d t .С практической точки зрения разница между ε и V _L является не чем иным, как их противоположными полярностями по умолчанию. Все их условные обозначения приведены в таблице 2.

Тем не менее, похоже, существует правило: в электрических цепях индуктор всегда рассматривается как пассивный компонент , имеющий точно такой же статус, что и резистор. Помимо качественных обсуждений, э.д.с. индуктивности редко используется при формулировании уравнений цепи.В переменном токе цепи, мы говорим « В _L ведет I на 90 °», а не « ε отстает от I на 90 °»; в RL постоянного тока цепи, напряжение V _L = V _o exp (- Rt / L ) является без исключения p.d. и многими другими примерами. Причина такой склонности объясняется в разделе 3. Это, безусловно, момент, на который стоит обратить внимание учащихся, чтобы избежать каких-либо просчетов, поскольку «индуктор», «индуцировал e.м.ф. ‘ и «закон Ленца (отрицательный знак)» слишком тесно связаны, часто они приходят на ум вместе.

Фактически, разность фаз между любыми двумя переменными токами. количества имеют смысл только после того, как явно известны значения их собственных знаков. Итак, на наш взгляд, диаграмма, подобная нашей рис.4, является незаменимым инструментом для обучения переменному току. цепей, потому что он сообщает нам, какие признаки переменного тока напряжения действительно имеют в виду самый простой способ. Более того, маловероятно, что можно понять более сложную систему, которая включает в себя индуктивности, т.е.грамм. идеальный трансформатор без хорошего восприятия индуктора [5].

Кстати, напряжение на конденсаторе менее запутанно, потому что с самого начала напряжение В, = Q / C было определено и использовалось в качестве p.d. через конденсатор. Следовательно, нет никаких сомнений в том, что конденсатор является пассивным компонентом, но на самом деле, как и индуктор, конденсатор можно рассматривать как ЭДС. источник [6].

Я благодарен г-ну К. Т. Ченгу за случайное, но содержательное обсуждение со мной этой проблемы в конце 1990-х.Я также благодарю профессора К О Нга за его помощь. Мы очень ценим ценные комментарии анонимного рецензента.

Разница между ЭДС и разницей потенциалов

ЭДС (электродвижущая сила) — это разность потенциалов между клеммами батареи, когда ток не течет через внешнюю цепь, когда цепь разомкнута. Разница потенциалов — это напряжение на клеммах батареи, когда от нее подается ток на внешнее устройство.

Сейчас!
Узнаем подробно об электродвижущей силе (ЭДС) и разности потенциалов (pd).

Если вы хотите узнать разницу между ЭДС и разностью потенциалов, то вы попали в нужное место. Итак, продолжайте читать несколько минут.

Что такое электродвижущая сила?

Электродвижущая сила E источника — это энергия, переданная элементу единичному заряду.
Когда источник электроэнергии подключен к сопротивлению R, он поддерживает постоянный ток через сопротивление.Батарея заставляет положительный заряд течь во внешней цепи.

Предположим, что заряд Δq прошел через цепь за время Δt. Этот заряд входит в ячейку с ее более низким потенциалом (отрицательный вывод) и покидает его положительный конец (положительный вывод), тогда источник должен выполнять работу ΔW над зарядом Δq, передавая его на положительный вывод, который находится под более высоким потенциалом.
Таким образом, ЭДС источника определяется как «энергия, подаваемая элементом на единицу заряда».

E = Энергия на единицу заряда

или

E = ΔW / Δq

Указанное выше соотношение является формулой электродвижущей силы.Единица измерения ЭДС в системе СИ — Джоуль / Кулон, равная вольту.

Разность потенциалов в двух точках проводника вызывает рассеяние электрической энергии в другие формы энергии по мере прохождения зарядов по цепи.
Когда один конец A проводника подсоединяется к положительной клемме, а другой конец B — к отрицательной клемме батареи, тогда потенциал на A становится выше, чем потенциал на B.

Это вызывает разность потенциалов между двумя точками проводника. Течение тока продолжается до тех пор, пока существует разность потенциалов. Агент, который обеспечивает разность потенциалов для постоянного протекания тока по медному проводу, — это аккумулятор. Когда ток течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу через проводник, электрическая энергия (из-за тока) преобразуется в другие формы (тепло и свет и т. Д.).

Когда ток течет по проводнику, он испытывает сопротивление в проводнике из-за столкновения с атомом проводника.Эта энергия, поставляемая батареей, используется для преодоления этого сопротивления и рассеивается в виде тепла и других форм энергии. Рассеяние этой энергии объясняется разностью потенциалов на двух концах лампочки.

Разница между электродвижущей силой и разностью потенциалов

ЭДС против разницы потенциалов (видео)

Внешние ссылки

• http: // www.разница между.net/science/difference-between-electromotive-force-emf-and-potential-difference/

Определение электродвижущей силы источника тока. ЭДС, мощность. Единицы. Определение и формула ЭДС

В материале разберемся с концепцией индукции ЭДС в ситуациях ее возникновения. Мы также рассматриваем индуктивность как ключевой параметр для появления магнитного потока при появлении электрического поля в проводнике.

Электромагнитная индукция — это генерация электрического тока магнитными полями, которые меняются во времени.Благодаря открытиям Фарадея и Ленца законы были сформулированы в законы, которые внесли симметрию в понимание электромагнитных потоков. Теория Максвелла объединила знания об электрическом токе и магнитных потоках. Благодаря открытию Герца человечество узнало о телекоммуникациях.

Вокруг проводника с электрическим током возникает электромагнитное поле, однако возникает и обратное явление — электромагнитная индукция. Рассмотрим в качестве примера магнитный поток: если вы поместите рамку из проводника в электрическое поле с индукцией и перемещаете ее сверху вниз вдоль магнитных силовых линий или влево и вправо перпендикулярно к ней, то магнитный поток, проходящий через frame будет постоянным значением.

Когда рамка вращается вокруг своей оси, то через некоторое время магнитный поток изменится на определенную величину. В результате в кадре появляется ЭДС индукции и возникает электрический ток, который называется индукцией.

Индукция ЭДС

Мы подробно рассмотрим, что такое индукция ЭДС. Когда проводник помещается в магнитное поле и движется с пересечением силовых линий, в проводнике появляется электродвижущая сила, называемая ЭДС индукции.Это также происходит, если проводник остается неподвижным, а магнитное поле движется и пересекает проводник по силовым линиям.

Когда проводник, в котором возникает ЭДС, замыкается на внешней цепи, из-за наличия этой ЭДС индукционный ток начинает течь по цепи. Электромагнитная индукция — это явление индукции ЭДС в проводнике в момент его пересечения силовыми линиями магнитного поля.

Электромагнитная индукция — это обратный процесс преобразования механической энергии в электрический ток.Это понятие и его законы широко используются в электротехнике, на этом явлении основано большинство электрических машин.

Законы Фарадея и Ленца

Законы Фарадея и Ленца отражают законы возникновения электромагнитной индукции.

Фарадей показал, что магнитные эффекты возникают в результате изменений магнитного потока во времени. В момент пересечения проводника переменным магнитным током в нем возникает электродвижущая сила, что приводит к появлению электрического тока.И постоянный магнит, и электромагнит могут генерировать ток.

Ученый определил, что сила тока увеличивается с быстрым изменением количества силовых линий, пересекающих цепь. То есть ЭДС электромагнитной индукции прямо пропорциональна скорости магнитного потока.

Согласно закону Фарадея формулы индукционной ЭДС определяются следующим образом:

Знак минус указывает на взаимосвязь между полярностью наведенной ЭДС, направлением потока и изменяющейся скоростью.

Согласно закону Ленца, электродвижущую силу можно охарактеризовать в зависимости от ее ориентации. Любое изменение магнитного потока в катушке приводит к появлению индукции ЭДС, а при быстром изменении наблюдается возрастающая ЭДС.

Если катушка, в которой есть ЭДС индукции, замкнута на внешнюю цепь, то по ней протекает индукционный ток, в результате чего вокруг проводника возникает магнитное поле и катушка приобретает свойства соленоида.В результате вокруг катушки формируется магнитное поле.

Э.Х. Ленц установил закономерность, по которой определяется направление индукционного тока в катушке и индукционная ЭДС. Закон гласит, что ЭДС индукции в катушке при изменении магнитного потока формирует направленный ток в катушке, при котором этот магнитный поток катушки позволяет избежать изменения внешнего магнитного потока.

Закон Ленца применяется ко всем ситуациям индукции электрического тока в проводниках, независимо от их конфигурации и способа изменения внешнего магнитного поля.

Движение провода в магнитном поле

Величина наведенной ЭДС определяется в зависимости от длины проводника, пересекаемого силовыми линиями поля. Чем больше количество силовых линий, тем выше величина наведенной ЭДС. С увеличением магнитного поля и индукции в проводнике возникает большее значение ЭДС. Таким образом, величина ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле, напрямую зависит от индукции магнитного поля, длины проводника и его скорости.

Эта зависимость отражена формулой E = Blv, где E — ЭДС индукции; B — величина магнитной индукции; I — длина проводника; v — скорость его движения.

Обратите внимание, что в проводнике, который движется в магнитном поле, ЭДС индукции появляется только тогда, когда он пересекает силовые линии магнитного поля. Если проводник движется по силовым линиям, то ЭДС не индуцируется. По этой причине формула применяется только в тех случаях, когда движение проводника направлено перпендикулярно силовым линиям.

Направление наведенной ЭДС и электрического тока в проводнике определяется направлением движения самого проводника. Для определения направления было разработано правило правой руки. Если держать ладонь правой руки так, что силовые линии поля входят, а большой палец указывает направление движения проводника, то четыре других пальца показывают направление наведенной ЭДС и направление электрического тока в дирижер.

Спиннинговая катушка

Работа генератора электрического тока основана на вращении катушки в магнитном потоке, имеющем определенное количество витков.ЭДС всегда индуцируется в электрической цепи, когда ее пересекает магнитный поток, исходя из формулы магнитного потока Ф = B x S x cos α (магнитная индукция, умноженная на площадь поверхности, через которую проходит магнитный поток, и косинус угла образованный вектором направления и перпендикулярными линиями плоскости).

Согласно формуле, изменение ситуаций влияет на Ф:

• при изменении магнитного потока изменяется вектор направления;
• площадь, заключенная в контур, изменяется;
• изменения угла.

Допускается наведение ЭДС с помощью фиксированного магнита или постоянного тока, но просто, когда катушка вращается вокруг своей оси в магнитном поле. В этом случае магнитный поток изменяется при изменении значения угла. Во время вращения катушка пересекает силовые линии магнитного потока; в результате появляется ЭДС. При равномерном вращении происходит периодическое изменение магнитного потока. Также количество силовых линий, пересекающихся каждую секунду, становится равным значениям через равные промежутки времени.

На практике в генераторах переменного тока катушка остается неподвижной, а электромагнит вращается вокруг нее.

ЭДС самоиндукции

Когда переменный электрический ток проходит через катушку, создается переменное магнитное поле, которое характеризуется изменяющимся магнитным потоком, вызывающим ЭДС. Это явление называется самоиндукцией.

В связи с тем, что магнитный поток пропорционален силе электрического тока, то формула ЭДС самоиндукции выглядит так:

Ф = L x I, где L — индуктивность, которая измеряется в GN.Его величина определяется количеством витков на единицу длины и размером их поперечного сечения.

Взаимная индукция

Когда две катушки расположены рядом с ними, наблюдается ЭДС взаимной индукции, которая определяется конфигурацией двух цепей и их взаимной ориентацией. С увеличением разнесения цепей величина взаимной индуктивности уменьшается, так как наблюдается уменьшение суммарного магнитного потока для двух катушек.

Рассмотрим подробнее процесс взаимоиндукции.Катушек две, по проводу одного из N1 витков протекает ток I1, который создает магнитный поток и проходит через вторую катушку с числом витков N2.

Значение взаимной индуктивности второй катушки по отношению к первой:

M21 = (N2 x F21) / I1.

Величина магнитного потока:

Ф21 = (М21 / N2) x I1.

Индуцированная ЭДС рассчитывается по формуле:

E2 = — N2 x dF21 / dt = — M21x dI1 / dt.

В первой катушке значение наведенной ЭДС:

E1 = — M12 x dI2 / dt.

Важно отметить, что электродвижущая сила, вызванная взаимной индукцией в одной из катушек, в любом случае прямо пропорциональна изменению электрического тока в другой катушке.

Тогда взаимная индуктивность считается равной:

M12 = M21 = M.

Как следствие, E1 = — M x dI2 / dt и E2 = M x dI1 / dt. M = K √ (L1 x L2), где K — коэффициент связи между двумя значениями индуктивности.

Взаимная индукция широко применяется в трансформаторах, позволяющих изменять значения переменного электрического тока.Устройство представляет собой пару катушек, намотанных на общий сердечник. Ток в первой катушке формирует переменный магнитный поток в магнитной цепи и ток во второй катушке. При меньшем количестве витков в первой катушке, чем во второй, напряжение увеличивается, и, соответственно, при большем количестве витков в первой обмотке напряжение уменьшается.

Помимо генерации и преобразования электрической энергии, явление магнитной индукции используется в других устройствах.Например, в поездах на магнитной левитации, движущихся без прямого контакта с током в рельсах, и на пару сантиметров выше за счет электромагнитного отталкивания.

Что такое ЭДС (электродвижущая сила) в физике? Электрический ток не всем понятен. Как космическое расстояние, прямо под носом. В общем, это не совсем понятно учеными. Просто вспомните Никола Тесла с его знаменитыми экспериментами, на столетия опередившие свое время и даже сегодня, остающиеся в ауре таинственности.Сегодня мы не раскрываем больших секретов, но пытаемся выяснить , что такое ЭДС в физике .

Определение ЭДС в физике

ЭДС — электродвижущая сила. Обозначается буквой E или строчная греческая буква эпсилон.

Электродвижущая сила — скалярная физическая величина, характеризующая работу внешних сил ( неэлектрических сил ), действующих в электрических цепях переменного и постоянного тока.

ЭДС , а также напряжений э, измеренные в вольтах. Однако ЭДС и напряжение — разные явления.

Напряжение (между точками A и B) — физическая величина, равная работе эффективного электрического поля, которая выполняется при переносе единичного тестового заряда из одной точки в другую.

Объясняем суть ЭДС «на пальцах»

Чтобы понять, что к чему, приведем пример аналогии.Представьте, что у нас есть водонапорная башня, полностью заполненная водой. Сравните эту башню с батареей.

Вода оказывает максимальное давление на нижнюю часть градирни, когда градирня заполнена. Соответственно, чем меньше воды в градирне, тем слабее напор и напор, вытекающий из водопроводной воды. Если открыть кран, вода будет постепенно вытекать сначала под сильным напором, а затем медленнее, пока напор полностью не спадет. Здесь стресс — это давление, которое вода оказывает на дно.За уровень нулевого напряжения берем самый низ башни.

То же самое и с аккумулятором. Сначала мы подключаем наш источник тока (аккумулятор) к цепи, замыкая ее. Пусть это будут часы или фонарик. Пока уровень напряжения достаточный и аккумулятор не разряжен, фонарик ярко светит, затем постепенно гаснет, пока не погаснет полностью.

а как сделать так, чтобы давление не кончилось? Другими словами, как поддерживать постоянный уровень воды в вышке, а на полюсах источника тока — постоянную разность потенциалов.Следуя примеру башни, ЭДС кажется насосом, который обеспечивает приток новой воды в башню.

ЭМП природы

Причина возникновения ЭДС в разных источниках тока разная. По характеру возникновения различают следующие виды:

• Химическая ЭДС. Возникает в батареях и аккумуляторах в результате химических реакций.
• Термо-ЭДС. Возникает при соединении контактов разнородных проводов, находящихся при разных температурах.
• Индукция ЭДС. Возникает в генераторе, когда вращающийся проводник помещен в магнитное поле. ЭДС будет индуцироваться в проводнике, когда проводник пересекает силовые линии постоянного магнитного поля или когда магнитное поле изменяется по величине.
• Фотоэлектрическая ЭДС. Возникновение этой ЭДС способствует возникновению внешнего или внутреннего фотоэлектрического эффекта.
• Пьезоэлектрическая ЭДС. ЭМП возникает, когда вещества растягиваются или сжимаются.

Дорогие друзья, сегодня мы рассмотрели тему «ЭМП для чайников». Как видите, ЭДС — неэлектрическая сила , которая поддерживает протекание электрического тока в цепи. Если вы хотите узнать, как решаются проблемы с помощью EMF, рекомендуем обратиться на номер к нашим авторам — тщательно отобранным и проверенным специалистам, которые быстро и доходчиво объяснят ход решения любой тематической задачи.И по традиции, в конце предлагаем вам посмотреть обучающее видео. Приятного просмотра и успехов в учебе!

До сих пор при изучении электрического тока мы рассматривали направленное движение свободных зарядов во внешней цепи , то есть в проводниках, подключенных к клеммам источника тока.

Как известно, положительный заряд:

Переходит во внешнюю цепь с плюсовой клеммы источника;

Он движется по внешнему контуру под действием постоянного электрического поля, создаваемого другими движущимися зарядами;

Подходит к отрицательной клемме источника, завершая свой путь во внешней цепи.

Теперь наш положительный заряд должен замкнуться и вернуться к положительному выводу. Для этого ему необходимо преодолеть заключительный отрезок пути — внутри источника тока от отрицательного вывода к положительному.Но вдумайтесь: он вообще не хочет туда идти! Отрицательный вывод притягивает его к себе, положительный вывод отталкивает его от себя, и в результате электрическая сила, направленная на наш заряд внутри источника, действует на движение заряда против (то есть против направления тока).

Внешнее усилие

Тем не менее, по цепи течет ток; следовательно, существует сила, «протаскивающая» заряд через источник, несмотря на противодействие электрического поля клемм (рис.1).

Рис. 1. Сторонняя сила

Эта сила называется внешней силой ; именно благодаря ему функционирует текущий источник. Внешняя сила не связана со стационарным электрическим полем — говорят, что она имеет неэлектрическое происхождение ; в батареях, например, возникает из-за протекания соответствующих химических реакций.

Обозначим через работу внешней силы по перемещению положительного заряда q внутри источника тока от отрицательного вывода к положительному.Эта работа положительная, так как направление внешней силы совпадает с направлением движения заряда. Сторонняя работа также называется , источник тока .

Во внешней цепи отсутствует внешняя сила, поэтому работа внешней силы по перемещению заряда во внешней цепи равна нулю. Следовательно, работа внешней силы по перемещению заряда по всей цепи сводится к работе по перемещению этого заряда только внутри источника тока.Таким образом, это также работа сторонней силы по перемещению заряда по всей цепи .

Мы видим, что внешняя сила непотенциальная — ее работа при движении заряда по замкнутой траектории не равна нулю. Именно эта непотенциальность обеспечивает циркуляцию электрического тока; потенциальное электрическое поле, как мы говорили ранее, не может поддерживать постоянный ток.

Опыт показывает, что работа прямо пропорциональна перевозимому заряду.Следовательно, соотношение больше не зависит от заряда и является количественной характеристикой источника тока. На эту взаимосвязь указывает:

(1)

Это значение называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока. Как видите, ЭДС измеряется в вольтах (В), поэтому название «электродвижущая сила» крайне неудачное. Но он давно прижился, так что нужно смириться.

При виде надписи на аккумуляторе: «1.5 В «, тогда знайте, что это ЭДС. Равно ли это значение тому напряжению, которое батарея создает во внешней цепи? Получается нет! Теперь разберемся, почему.

Закон Ома для полной цепи

Любой источник тока имеет собственное сопротивление, которое называется внутренним сопротивлением этого источника. Таким образом, источник тока имеет две важные характеристики: ЭДС и внутреннее сопротивление.

Пусть источник тока с равной ЭДС и внутренним сопротивлением подключен к резистору (который в данном случае называется внешним резистором , или внешней нагрузкой , или полезной нагрузкой ) Все вместе называется полной цепочкой (рис.2).

Рис. 2. Полная цепочка

Наша задача — найти силу тока в цепи и напряжение на резисторе.

Со временем по цепи проходит заряд. Согласно формуле (1) источник тока выполняет работу:

(2)

Поскольку сила тока постоянна, работа источника полностью преобразуется в тепло, которое выделяется на сопротивлениях и. Это количество тепла определяется законом Джоуля-Ленца:

(3)

Итак, и приравняем правые части формул (2) и (3):

После уменьшения получить:

Итак, мы нашли ток в цепи:

(4)

Формула (4) называется законом Ома для полной цепи .

Если соединить клеммы источника проводом с пренебрежимо малым сопротивлением, получится короткое замыкание . Максимальный ток будет протекать через источник — ток короткого замыкания :

Из-за небольшого внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть очень большим. Например, пальчиковый аккумулятор нагревается так, что обжигает руки.

Зная силу тока (формула (4)), мы можем найти напряжение на резисторе, используя закон Ома для участка цепи:

(5)

Это напряжение представляет собой разность потенциалов между точками и (рис.2). Потенциал точки равен потенциалу положительной клеммы источника; потенциал точки равен потенциалу отрицательной клеммы. Следовательно, напряжение (5) также называется напряжением на клеммах истока.

Мы видим из формулы (5), что в реальной цепочке так и будет — потому что она умножается на дробь меньше единицы. Но есть два случая, когда.

1. Идеальный источник тока . Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением.Когда формула (5) дает.

2. Обрыв цепи . Рассмотрим сам источник тока вне электрической цепи. В этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико:. Тогда значение неотличимо от, и формула (5) снова дает нам.

Смысл этого результата прост: если источник не подключен к цепи, то вольтметр, подключенный к полюсам источника, покажет его ЭДС .

КПД цепи

Легко понять, почему резистор называется полезной нагрузкой.Представьте, что это лампочка. Тепло, выделяемое лампочкой, составляет , полезное , потому что благодаря этому теплу лампа выполняет свое предназначение — она ​​излучает свет.

Обозначено количество тепла, выделяемого на полезной нагрузке с течением времени.

Если сила тока в цепи равна, то

Некоторое количество тепла также генерируется на текущем источнике:

Общее количество тепла, выделяемого в контуре, составляет:

КПД цепи — это отношение полезного тепла к общему:

КПД схемы равен единице только при идеальном источнике тока.

Закон Ома для неоднородного участка

Простой закон Ома справедлив для так называемого однородного участка цепи — то есть участка, в котором отсутствуют источники тока. Теперь мы получаем более общие соотношения, из которых следуют как закон Ома для однородного участка, так и полученный выше закон Ома для полной цепи.

Участок цепи называется гетерогенным , если он имеет источник тока. Другими словами, гетерогенный сайт — это сайт с EMF.

На рис. 3 показывает неоднородный участок, содержащий резистор и источник тока. ЭДС источника равная, его внутреннее сопротивление считаем равным нулю (при равном внутреннем сопротивлении источника можно просто заменить резистор на резистор).

Рис. 3. ЭДС «помогает» току:

Сила тока в секции равна, ток течет от точки к точке. Этот ток не обязательно вызван одним источником.Рассматриваемый участок, как правило, является частью схемы (на рисунке не показана), и в этой схеме могут присутствовать и другие источники тока. Следовательно, ток является результатом комбинированного действия всех источников, доступных в цепочке.

Пусть потенциалы точек и равны и соответственно. Еще раз подчеркнем, что речь идет о потенциале стационарного электрического поля, создаваемого действием всех источников цепи — не только источника, принадлежащего этому участку, но и, возможно, находящегося вне этого участка.

Напряжение на нашем сайте составляет :. Со временем через площадку проходит заряд, а стационарное электрическое поле делает свою работу:

Вдобавок источник тока делает положительную работу (ведь через него прошел заряд!):

Сила тока постоянна, поэтому общая работа по продвижению заряда, выполняемая на участке за счет постоянного электрического поля и внешних сил источника, полностью преобразуется в тепло :.

Подставим здесь выражения для, и закон Джоуля — Ленца:

Сокращая на, получаем закон Ома для неоднородного участка цепи :

(6)

или, что то же:

(7)

Обратите внимание: перед вами знак «плюс».Причину этого мы уже указали — источник тока в данном случае совершает положительных работы, «перетаскивая» внутри себя заряд с отрицательной клеммы на положительную. Проще говоря, источник «помогает» течению тока от точки к точке.

Отметим два следствия полученных формул (6) и (7).

1. Если сайт однородный, то. Тогда из формулы (6) получаем — закон Ома для однородного участка цепи.

2. Предположим, что источник тока имеет внутреннее сопротивление.Это, как мы уже упоминали, эквивалентно замене на:

Теперь закроем наш раздел, соединив точки и. Получаем рассмотренную выше полную цепочку. Получается, что предыдущая формула превратится в закон Ома для всей цепочки:

Таким образом, закон Ома для однородного участка и закон Ома для полной цепи следуют из закона Ома для неоднородного участка.

Возможен и другой случай подключения, когда источник «мешает» току, протекающему по площадке.Эта ситуация изображена на рис.4. Здесь ток, текущий от до, направлен против действия внешних сил источника.

Рис. 4. ЭДС «мешает» току:

Как это возможно? Это очень просто: другие источники, имеющиеся в цепи за пределами рассматриваемого участка, «перекрывают» источник в этом участке и заставляют ток течь против него. Это именно то, что происходит, когда вы кладете телефон на зарядку: адаптер, подключенный к розетке, заставляет заряды двигаться против внешних сил аккумулятора телефона, и таким образом аккумулятор заряжается!

Что изменится теперь в выводе наших формул? Только одно — работа внешних сил станет отрицательной:

Тогда закон Ома для неоднородного участка принимает вид:

(8)

где, как и прежде, напряжение на площадке.

Составим формулы (7) и (8) и запишем закон Ома для участка с ЭДС следующим образом:

Ток течет от точки к точке. Если направление тока совпадает с направлением внешних сил, то вперед ставится «плюс»; если эти направления противоположны, то ставьте «минус».

Электрический ток не течет по медному проводу по той же причине, по которой вода в горизонтальной трубе остается неподвижной. Если один конец трубы подсоединен к резервуару таким образом, что образуется перепад давления, жидкость будет вытекать с одного конца.Точно так же, чтобы поддерживать постоянный ток, необходимо внешнее воздействие, которое перемещает заряды. Этот эффект называется электродвижущей силой или ЭДС.

Между концом 18-го и началом 19-го века работы таких ученых, как Кулон, Лагранж и Пуассон, заложили математические основы для определения электростатических величин. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. Франклин уже ввел понятие «количество электрического вещества», но до сих пор он и его последователи не смогли его измерить.

После экспериментов Гальвани Вольта попытался найти доказательства того, что «гальванические жидкости» животного имеют ту же природу, что и статическое электричество. В поисках истины он обнаружил, что, когда два электрода из разных металлов контактируют через электролит, оба заряжаются и остаются заряженными, несмотря на то, что цепь замыкается нагрузкой. Это явление не соответствовало существующим представлениям об электричестве, поскольку электростатические заряды в таком случае должны были воссоединиться.

Вольта ввел новое определение силы, действующей в направлении разделения зарядов и поддерживающей их в этом состоянии. Он назвал это электродвигателем. Подобное объяснение описания батареи не укладывалось в теоретические основы физики того времени. В кулоновской парадигме первой трети XIX века Вольта определялась способностью одних тел вырабатывать электричество в других.

Наиболее важный вклад в объяснение работы электрических цепей внес Ом.Результаты ряда экспериментов привели его к построению теории электропроводности. Он ввел значение «напряжение» и определил его как разность потенциалов на контактах. Подобно Фурье, который в своей теории различал количество тепла и температуры при теплопередаче, Ом создал модель по аналогии, которая связывает количество переносимого заряда, напряжение и электрическую проводимость. Закон Ома не противоречил накопленным знаниям об электростатическом электричестве.

Электродвижущая сила у людей ЭДС, как и напряжение, измеряется в вольтах, но имеет совершенно другую природу.

ЭДС с точки зрения гидравлики

Думаю, вы уже знаете водонапорную башню из прошлой статьи про

Предположим, что башня полностью заполнена водой. Внизу башни мы просверлили отверстие и прорезали в нем трубу, по которой вода течет в ваш дом.

Сосед хотел налить огурцы, ты решил помыть машину, мама начала стирку и вуаля! Поток воды становился все меньше и меньше и вскоре полностью высох… Что случилось? Без воды в башне …

Время, необходимое для опорожнения градирни, зависит от мощности самой градирни, а также от того, сколько потребителей будет использовать воду.

Все то же самое можно сказать и о конденсаторном радиоэлементе:

Предположим, мы зарядили его аккумулятором на 1,5 вольта, и он взял заряд. Нарисуем заряженный конденсатор так:

Но как только мы подключим к нему нагрузку (пусть светодиод будет нагрузкой), закрыв клавишу S, в первые доли секунды светодиод будет ярко светиться, а затем тихо гаснуть… и пока полностью не погаснет. Время гашения светодиода будет зависеть от емкости конденсатора, а также от того, какую нагрузку мы подключаем к заряженному конденсатору.

Как я уже сказал, это равносильно простой полной градирне и потребителям, использующим воду.

Но почему тогда в наших башнях никогда не кончается вода? Да потому что работает водяной насос ! А откуда этому насосу воду? Из скважины, пробуренной на подземные воды.Иногда его еще называют артезианским.

Как только градирня полностью заполнится водой, насос отключается. В наших водонапорных башнях насос всегда поддерживает максимальный уровень воды.

Так давайте вспомним, что такое напряжение? По аналогии с гидравликой это уровень воды в водонапорной башне. Полная башня — это максимальный уровень воды, что означает максимальное напряжение. В вышке нет воды — напряжение нулевое.

ЭДС электрического тока

Как вы помните из предыдущих статей, молекулы воды — это «электроны».Для возникновения электрического тока электроны должны двигаться в одном направлении. Но чтобы они двигались в одном направлении, должно быть напряжение и какая-то нагрузка. То есть вода в башне — это напряжение, а люди, которые тратят воду на свои нужды, — это нагрузка, так как они создают поток воды из трубы, расположенной у подножия водонапорной башни. А поток — это не что иное, как сила тока.

Также должно быть выполнено условие, что вода всегда должна быть на максимальной отметке, независимо от того, сколько людей тратят ее на свои нужды одновременно, иначе башня будет пустой.Для водонапорной башни таким спасательным средством является водяной насос. А по электрическому току?

Для электрического тока должна быть некоторая сила, которая будет толкать электроны в одном направлении в течение длительного времени. То есть эта сила должна перемещать электроны! Электродвижущая сила! Да, именно так! ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА! Можно назвать его сокращенно ЭДС — E lectro D движущийся ОТ ил. Он измеряется в вольтах, как и напряжение, и обозначается в основном буквой E .

Значит, у наших аккумуляторов тоже есть такая «помпа»? Есть, и правильнее было бы назвать его «электронная подкачивающая помпа»). Но, конечно, этого никто не говорит. Говорят просто — ЭДС. Интересно, а где в аккумуляторе спрятана эта помпа? Это просто электрохимическая реакция, благодаря которой «уровень воды» в аккумуляторе держится, но потом все-таки этот насос изнашивается и напряжение в аккумуляторе начинает проседать, потому что «помпа» не успевает перекачивать воду. В итоге он полностью выходит из строя и напряжение на аккумуляторе падает практически до нуля.

Реальный источник ЭМП

Источником электрической энергии является источник ЭДС с внутренним сопротивлением R вн. Это могут быть любые химические батареи, типа батарейки и аккумуляторы

С точки зрения ЭМП их внутреннее устройство выглядит примерно так:

Где E — ЭДС, а R int — внутреннее сопротивление батареи

Итак, какие выводы из этого можно сделать?

Если на батарею не цепляется нагрузка, например лампа накаливания и т. Д., то в результате сила тока в такой цепи будет равна нулю. Упрощенная схема будет иметь следующий вид:

Но если мы все же прикрепим к нашей батарее лампочку накаливания, то наша цепь замкнется и в цепи будет течь ток:

Если нарисовать график зависимости силы в цепи тока от напряжения на аккумуляторе, то он будет выглядеть так:

Какой вывод? Для того, чтобы измерить ЭДС аккумулятора, достаточно взять хороший мультиметр с большим входным сопротивлением и измерить напряжение на выводах аккумулятора.

Идеальный источник ЭМП

Предположим, что наша батарея имеет нулевое внутреннее сопротивление, тогда получается, что R vn = 0.

Нетрудно догадаться, что и в этом случае падение напряжения на нулевом сопротивлении будет равно нулю. В итоге наше расписание будет выглядеть так:

В результате мы получили просто источник ЭДС. Следовательно, источник ЭДС является идеальным источником питания, в котором напряжение на выводах не зависит от силы тока в цепи.То есть какую нагрузку мы бы не цепляли за такой источник ЭДС, с нами он все равно будет выдавать необходимое напряжение без просадок. Сам источник ЭМП обозначается следующим образом:

На практике идеального источника ЭДС не существует.

Типы ЭДС

— электрохимический (батареи и аккумуляторы ЭМП)

— фотоэффект (получение электрического тока от солнечной энергии)

— индукционный (генераторы, использующие принцип электромагнитной индукции)

— Эффект Зеебека или термоЭДС (возникновение электрического тока в замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, контакты между которыми имеют разную температуру)

— пьезоэлектрическая мощность (получение ЭДС от)

ЭДС — разность потенциалов — ток — мощность

В этой статье все о том, что такое Электродвижущая сила (ЭДС), разность потенциалов , ток, мощность Энергия в электрической цепи базовой электротехники .

Определение и подробные сведения об ЭДС, разнице потенциалов, силы тока, энергии приведены ниже:

Изучите основы электрических цепей

ЭДС (

Вопрос: что такое Электродвижущая сила ?

Электродвижущая сила (ЭДС) — это сила, которая заставляет электрический ток течь в электрической цепи.

S.l. Единица Электродвижущая сила ЭДС вольт (В)

Вопрос: какая разница потенциалов?

Разница потенциалов между двумя точками в электрической цепи — это различие в их электрическом состоянии, которое в конечном итоге вызывает прохождение электрического тока между ними.

Единица измерения разности потенциалов S.I. — вольт (В)

уравнение разности потенциалов или формула разности потенциалов:

Вопросы: что такое электрический ток? или какой электрический ток? или электрический ток определите? или определение электрического тока?

Электрический ток определяется как скорость потока электрического заряда или электронов.

Единица измерения электрического тока S.I. — Ампер (А)

Единица измерения тока — ампер.Считается, что один ампер тока течет в проводе, если через любое поперечное сечение 628 x 10 ⁶ электронов проходят за одну секунду.

As 1 кулон = 628 x 10 ⁶ заряд электрона.

ампер на ватт или ампер на ватт:

Вт = А x Вольт

10 А x 120 В = 1200 Вт .

Электрический ток представляет собой поток заряженных частиц, таких как электроны или ионы, движущихся через электрический проводник или пространство.Он измеряется как чистая скорость потока электрического заряда через область.

, то есть скорость потока электронного заряда в секунду.

Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи , известна как электрическая мощность =

указанная выше формула электрической мощности. 9 ватт

1 лошадиная сила = 746 ватт

Общий объем работы, выполняемой в электрической цепи, называется электрической энергией.

Электрическая энергия = напряжение x ток x время

Единица измерения электрической энергии — джоули или ватт-секунда.

Один джоуль: Один джоуль или Вт / сек. энергии расходуется, если ток в один ампер проходит через сопротивление 1 Ом за 1 секунду .

Джоуль или ватт-секунда — очень маленькая единица. В коммерческих целях используется более высокая единица — ватт-час или киловатт-час.

1 ватт-час = 1 ватт x 1 час = 1 ватт x 3600 сек.

= 3600 Вт / сек.

1 киловатт-час = 1 кВт x 1 час. = 1000 ватт-час.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ТЕМА

1. Введение в электрическую цепь в электротехнике на примере
2. ЭДС — разность потенциалов — ток — мощность — энергия: что такое? с единицами СИ
3. Изложить и объяснить закон Ома с ограничениями в электротехнике
4. Идеально | Практично — источник напряжения и тока: что это такое? | Характеристики VI
5. Теорема суперпозиции — Объяснение — Решенный пример Электрические параметры B.Tech.
6. Почему источник напряжения замкнут накоротко, а источник тока разомкнут, когда они удалены из цепи при решении проблемы на основе теоремы суперпозиции
7. Определите сопротивление? Какие факторы влияют на сопротивление?
8. Сравнить последовательное и параллельное сопротивление: электрические цепи
9. Применить закон Кирхгофа по току и напряжению к цепям постоянного тока?
10. Правило разделения напряжения и правило разделения тока: что это такое? электрическая электроника
11. Что такое индуктивность? Понятие о собственной и взаимной индуктивности
12. Что такое емкость? Объяснение, когда конденсатор включен последовательно и параллельно

Спасибо, что посетили www.Electrictpoint.com, чтобы узнать больше об электричестве и других связанных статьях, будьте с нами .

Источники энергии и напряжения

В этой статье мы поговорим о независимых, зависимых и идеальных источниках энергии.

Источник (напряжение или ток) может быть независимым или зависимым. Источник называется независимым, если он не зависит от какой-либо другой величины в цепи.На рис. 1.15 (a) показан независимый источник постоянного напряжения, а на рис. 1.15 (b) показан источник напряжения, изменяющийся во времени. Положительный знак указывает на то, что клемма A является положительной по отношению к клемме B, т. Е. Потенциал клеммы A на В вольт выше, чем потенциал клеммы B.

Точно так же идеальный источник постоянного тока показан на рис. 1.15 (c), тогда как источник тока, изменяющийся во времени, показан на рис. 1.15 (d). Стрелка указывает направление тока в любой рассматриваемый момент.

Зависимый (или управляемый) источник — это источник, который зависит от некоторой другой величины в цепи, которая может быть либо напряжением, либо током.

В электронных схемах мы очень часто обнаруживаем, что ток через элемент (например, ток коллектора через биполярный переходный транзистор) зависит от тока через какой-либо другой элемент или в полевом МОП-транзисторе он зависит от напряжения на каком-то другом элементе. .

Такой источник называется зависимым источником.В зависимом источнике выходное напряжение (или ток) зависит от другого напряжения (или тока). Отношения могут быть линейными или нелинейными. Существует четыре возможных зависимых источника, представленных на рис. 1.16.

Такие источники также могут быть либо постоянными, либо изменяющимися во времени источниками.

Независимые источники фактически существуют как физические объекты, такие как аккумулятор, генератор постоянного тока и генератор переменного тока. Но зависимые источники являются частями моделей, которые используются для представления электрических свойств электронных устройств, таких как операционные усилители, транзисторы и т. Д.

Еще одно важное отличие состоит в том, что для определения управляемого источника требуется четыре терминала; тогда как для независимого источника требуются только два. Из четырех зависимых терминалов источника одна пара обеспечивает управление, а вторая пара демонстрирует свойства источника.

(a) Идеальный источник напряжения:

Источник постоянного напряжения — это идеальный элемент источника, способный подавать любой ток при заданном напряжении.Если внутреннее сопротивление источника напряжения равно нулю, напряжение на клеммах (напряжение на нагрузке) равно напряжению на источнике (ЭДС источника) и не зависит от величины тока нагрузки или, другими словами, напряжения идеального источника напряжения не зависит от подаваемого им тока нагрузки. Например, если клеммы соединены вместе, источник будет обеспечивать бесконечный ток. Условные обозначения источников идеального напряжения постоянного и переменного тока приведены на рис. 1.17 (а) и 1.17 (б) соответственно.

Есть два важных момента относительно идеальных источников напряжения. Во-первых, идеальный источник напряжения не может быть замкнут накоротко (потому что это противоречит определению самого идеального источника напряжения). Во-вторых (и по той же причине) два идеальных источника напряжения с разными выходными напряжениями не могут быть размещены параллельно.

Идеальный источник напряжения практически невозможен. Нет источника напряжения, который мог бы поддерживать постоянное напряжение на клеммах даже при коротком замыкании клемм.

Свинцово-кислотная батарея или сухие элементы являются примерами идеального источника напряжения, когда потребляемый ток ниже определенного предела.

(б) Идеальный источник тока:

Подобно источнику постоянного напряжения, может быть источник постоянного тока, который подает постоянный ток на нагрузку, даже если ее полное сопротивление изменяется. В идеале ток, подаваемый таким источником, должен оставаться постоянным независимо от импеданса нагрузки.Символическое представление такого идеального источника постоянного тока показано на рис. 1.15 (c). Стрелка внутри круга указывает направление протекания тока в цепи при подключении нагрузки к источнику.