ЭДС и напряжение в электрической цепи в электротехнике (ТОЭ)

Электрическая цепь:

Основными элементами электрической цепи являются:

1. источник электрической энергии;
2. потребители;
3. устройства для передачи электрической энергии.

В источниках электрической энергии (генераторах, аккумуляторах, солнечных батареях, термоэлементах и др.) происходит преобразование различных видов энергии в электрическую.

В генераторах в электрическую энергию преобразуется механическая, тепловая, гидро-, атомная и другие виды энергии. В гальванических элементах и аккумуляторах в электрическую энергию преобразуется химическая энергия. Термоэлементы, фотоэлементы, солнечные батареи преобразуют в электрическую тепловую и световую энергию.

В потребителях происходит обратный процесс, т. е. электрическая энергия преобразуется в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии.

Устройствами для передачи электрической энергии от источников к потребителям являются линии электропередачи, провода, кабели и другие проводники.

Провод представляет собой металлическую проволоку из меди, алюминия или стали, покрытую или не покрытую изолирующим слоем. Изоляция препятствует контакту с токоведущими участками цепей, находящимися под напряжением.

Все основные элементы электрической цепи обладают электрическим сопротивлением.

Кроме основных элементов электрические цепи содержат вспомогательные элементы: предохранители, рубильники, выключатели, переключатели, измерительные приборы (амперметры, вольтметры, счетчики) и др.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов, называется схемой электрической цепи. Все основные и вспомогательные элементы в схемах электрических цепей имеют условные обозначения (Приложение 3). Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электрической цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участку электрической цепи.
 

Ток в электрической цепи

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи (ключ

К замкнут — рис. 2.1).

Интенсивность направленного перемещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи характеризует величину тока.

Обозначается величина постоянного тока буквой

Измеряется ток в амперах, т.е.  (ампер) — единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени. Постоянный ток изображен на графике (рис. 2.2).

За направление тока в замкнутой электрической цепи принимается направление от положительной клеммы источника к его отрицательной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противоположно направлению перемещения электронов в замкнутой цепи.

направлен перпендикулярно площади сечения проводника.

Допустимая плотность тока определяет способность проводника определенного сечения выдерживать ту или иную токовую нагрузку. Так, например, допустимая плотность тока для монтажных проводов По допустимой плотности тока определяют сечение проводов коротких линий и проверяют сечение проводов длинных линий, рассчитанных по допустимой понтере напряжения. Допустимая плотность тока в проводах из различного материала и различных марок при разных условиях монтажа приводится в справочной литературе (Приложение 11).

 

Источник электрической энергии осуществляет направленное перемещение электрических зарядов по всей замкнутой цепи (рис. 2.3).

Энергия которую затрачивает или может затратить источник на перемещение единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, характеризует электродвижущую силу источника Е (ЭДС):

Из определения следует, что ЭДС является энергетической характеристикой источника тока, а не силовой, как можно было бы решить по названию «электродвижущая сила». Единицей измерения ЭДС является вольт:

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует напряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем):

Для замкнутой электрической цепи условие равновесия напряжений 

Таким образом, ЭДС источника можно рассматривать как сумму падений напряжения на внутреннем и на внешнем участках замкнутой цепи (рис. 2.3).

Эдс формула через силу тока

Тепловое движение заряженных частиц нельзя назвать электрическим током, так как оно беспорядочное. Сила тока — это скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени, за которое этот заряд переносится. Если за одинаковые промежутки времени через поперечное сечение проводника проходит одинаковый заряд, то ток постоянный. Амперметр — измерительный прибор для определения силы тока в электрической цепи.

Поиск данных по Вашему запросу:

Эдс формула через силу тока

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Определить силу тока в проводнике R1, если ЭДС источника 14 В, его внутреннее сопротивление
• Законы постоянного тока
• ЭДС. Закон Ома для полной цепи
• Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца
• Глава 23. Закон электромагнитной индукции
• Формула расчёта напряжения через силу тока и сопротивление
• Как найти силу тока в цепи

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 251. Измерение напряжения и силы тока

Определить силу тока в проводнике R1, если ЭДС источника 14 В, его внутреннее сопротивление

Закон Джоуля—Ленца : Вольтметр параллельно. Электродвижущая сила. Источник тока насос. Сторонние силы — любые, кроме кулоновских сил F к. Природа: гальванический элемент — химические силы; генератор — магнитное поле.

Закон Ома для полной цепи. R — внешнее сопротивление, r — внутреннее сопротивление генератор — обмотка; гальванич. Вопросы для повторения по блоку 5. Что называют электрическим током? Какое направление имеет ток?

Какие условия необходимы для существования тока? Что называют силой тока? Какая формула отражает смысл этого выражения? Дайте определение единицы силы тока и СИ. Какой ток называют постоянным? Выведите формулу силы тока. Чему равна средняя скорость упорядоченного движения электронов? Какую скорость имеют в виду, когда говорят о скорости распространения тока? Нарисуйте схему эксперимента, в котором устанавливают закон Ома для участка цепи.

Как записывают и формулируют закон Ома для участка цепи?

Изобразите графически зависимость силы тока от напряжения и от сопротивления. Что называют сопротивлением? Какова причина сопротивления? Установите единицу сопротивления и сформулируйте ее определение. От чего зависит сопротивление проводника? Что характеризует удельное сопротивление проводника? Какова единица измерения? Каков физический смысл этой величины? Как зависит сопротивление проводника от температуры?

Как эта зависимость объясняется с точки зрения электронной теории? Напишите формулу зависимости сопротивления и удельного сопротивления проводника от температуры. Каков физический смысл температурного коэффициента сопротивления? Нарисуйте график зависимости удельного сопротивления от температуры. В чем заключается явление сверхпроводимости? Когда и кем оно было открыто? Каковы основные трудности использования сверхпроводимости на практике?

Запишите законы параллельного соединения проводников. Нарисуйте схему опыта, на котором можно установить эти законы. Запишите законы последовательного соединения проводников. Каким прибором измеряют силу тока и как его включают в электрическую цепь? Каким прибором измеряют напряжение и как его включают в электрическую цепь? Напишите формулу для определения работы постоянного тока.

Какова единица измерения работы? Каким прибором можно измерить работу? Запишите закон Джоуля—Ленца. Как зависит количество теплоты, выделяемое током в проводниках, от сопротивления этих проводников при последовательном и параллельном соединениях? Напишите формулу мощности постоянного тока. Какова единица измерения мощности? Каким прибором можно измерить мощность? Каково назначение источников тока? Что называют сторонними силами? Какова природа сторонних сил? Что называют ЭДС источника тока?

Каков физический смысл ЭДС? В каких единицах ее выражают? Выведите формулу закона Ома для полной цепи. Как читается данный закон? Что называют падением напряжения?

Чему равна ЭДС нескольких последовательно соединенных источников тока? Чему равно общее внутреннее сопротивление в этом случае?

Чему равна ЭДС нескольких параллельно соединенных источников тока? В переносе заряда в металлах ионы не участвуют.

Разгон — торможение — инерция — ток! Носителями тока в металлах являются электроны. Жидкости Диэлектрики — дистиллированная вода. Проводники — водные растворы солей, кислот, щелочей электролиты. Полупроводники — расплавленный селен. Электролиз — выделение вещества, входящего в состав электролита. Применение электролиза : получение чистых металлов, гальваностегия покрытие металлических предметов , гальванопластика изготовление рельефных копий.

Электрический ток в газах. Воздух — проводник : молния, электрическая искра, дуга при сварке. Самостоятельный разряд ВС : ионизация ударом; термоэлектронная эмиссия. Типы разрядов : тлеющий — лампы дневного света; искровой — молния; коронный — электрофильтры, утечка энергии; дуговой — сварка, ртутные лампы.

Плазма — частично или полностью ионизированный газ. Термоядерные реакции! А нод притягивает е —. Н ить подогрева катода. К атод испускает е —. Работа тока 4. Мощность тока 5. Источник тока насос I кратковременный пока есть Dj. Перенос вещества. Воздух — диэлектрик : линии электропередач, воздушный конденсатор, контактные выключатели. Газовый разряд. Закон Джоуля—Ленца :. I кратковременный пока есть Dj.

Законы постоянного тока

Одним из принципов электротехники является закон Ома для полной цепи. Используя установленную учёным закономерность, можно вычислить сопротивление электрической цепи или источника тока, рассчитать электродвижущую силу ЭДС. Практическое же применение полученным при расчёте данным велико. Это подбор шунтирующих и предохранительных элементов, вычисление необходимой мощности используемых деталей, согласование электронных узлов. Зависимость между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи была установлена опытным путём в году. Занимаясь исследованиями электричества, Георг Симон Ом проводил ряд экспериментов над проводниками, изучая их проводимость, и в частности, подключая последовательно к источнику энергии тонкие проводники, выполненные из различных материалов. Изменяя их длину, он получал определённую силу тока.

Формула () называется законом Ома для однородного участка цепи, а сам (часто используется аббревиатура ЭДС) называется отношение работы Согласно определению () находим среднюю силу тока в канале.

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Для поддержания электрического тока в проводнике длительное время, необходимо чтобы от конца проводника, имеющего меньший потенциал учтем, что носители тока предполагаются положительными зарядами постоянно убирались доставляемые током заряды, при этом к концу с большим потенциалом заряды постоянно подводились. То есть следует обеспечить круговорот зарядов. В этом круговороте заряды должны перемещаться по замкнутому пути. Движение носителей тока при этом реализуется при помощи сил неэлектростатического происхождения. Такие силы именуются сторонними. Получается, что для поддержания тока нужны сторонние силы, которые действуют на всем протяжении цепи или на отдельных участках цепи. Скалярная физическая величина, которая равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой ЭДС , действующей в цепи или на участке цепи.

Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца

Задача взята из задачника по физике класса, автор А. Правильные ответы: 20 А, в, В, 2 кВт. Напишите ход решения, плиззз. Грабцевич Разделите напряжение на зажимах на сумму сопротивлений ламп 50 ламп включены параллельно и проводов, получите ток в цепи.

Через источник при этом потечёт максимальный ток ток короткого замыкания:. Из-замалости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим.

Глава 23. Закон электромагнитной индукции

Закон Джоуля—Ленца : Вольтметр параллельно. Электродвижущая сила. Источник тока насос. Сторонние силы — любые, кроме кулоновских сил F к. Природа: гальванический элемент — химические силы; генератор — магнитное поле.

Формула расчёта напряжения через силу тока и сопротивление

Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре. Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри Гн. В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида, имеющего N витков, площадь сечения S и длину l. Магнитное поле соленоида определяется формулой см.

Магнитное поле соленоида определяется формулой (см. § ) B = μ0 I n, где I Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником .

Как найти силу тока в цепи

Эдс формула через силу тока

Содержание: Если известна мощность и напряжение Если известно напряжение или мощность и сопротивление Если известно ЭДС, внутреннее сопротивление и нагрузка Закон Джоуля-Ленца Несколько примеров. Допустим вам нужно найти силу тока в цепи, при этом вам известны только напряжение и потребляемая мощность. Тогда чтобы её определить без сопротивления воспользуйтесь формулой:. Следует отметить, что такое выражение справедливо для цепей постоянного тока.

Основные электротехнические формулы. Закон Ома. Электрическая мощность :. Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, то есть в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала. Поиск по сайту TehTab.

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток.

Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона — закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим смысл закона Ома для полной цепи более подробно. Потребители электрического тока например, электрические лампы вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 1 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

При проектировании схем различных устройств радиолюбителю необходимо производить точные расчеты c помощью измерительных приборов и формул. В электротехнике используются формулы для вычислений величин электричества формулы напряжения, сопротивления, силы тока и так далее. Электрическим током является процесс движения заряженных частиц свободных электронов , имеющий вектор направленности. Частицы перемещаются под действием напряженности электрического поля, имеющей векторное направление.

Электродвижущая сила (ЭДС): формула расчета и определение

Сейчас ЭДС и напряжение, воспринимается многими в качестве идентичных понятий, у которых, если и предусмотрены некоторые отличительные особенности, то они являются столь незначительными, что вряд ли заслуживают вашего к себе внимания.

С одной стороны, такое положение дел имеет место быть, ведь те аспекты, которые отличают между собой два этих понятия являются столь незначительными, что заметить их вряд ли удастся даже более-менее опытным пользователям. Тем не менее, таковые все же предусмотрены и говорить о том, что ЭДС и напряжение являются совершенно одинаковыми — тоже нельзя.

Что такое ЭДС: объяснение простыми словами

Под ЭДС понимается удельная работа сторонних сил по перемещению единичного заряда в контуре электрической цепи. Это понятие в электричестве предполагает множество физических толкований, относящихся к различным областям технических знаний. В электротехнике — это удельная работа сторонних сил, появляющаяся в индуктивных обмотках при наведении в них переменного поля. В химии она означает разность потенциалов, возникающее при электролизе, а также при реакциях, сопровождающихся разделением электрических зарядов.

Что такое фоторезистор.

Читать далее

Маркировка SMD транзисторов.

Читать далее

Как сделать датчик движения своими руками.

Читать далее

В физике она соответствует электродвижущей силе, создаваемой на концах электрической термопары, например. Чтобы объяснить суть ЭДС простыми словами – потребуется рассмотреть каждый из вариантов ее трактовки. Прежде чем перейти к основной части статьи отметим, что ЭДС и напряжение очень близкие по смыслу понятия, но всё же несколько отличаются. Если сказать кратко, то ЭДС — на источнике питания без нагрузки, а когда к нему подключают нагрузку — это уже напряжение. Потому что количество вольт на ИП под нагрузкой почти всегда несколько меньше, чем без неё. Это связано с наличием внутреннего сопротивления таких источников питания, как трансформаторы и гальванические элементы.

Дополнительный материал по теме: Простыми словами о преобразователях напряжения.

Электродвижущая сила (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура. Если через Eстр обозначить напряжённость поля сторонних сил, то эдс в замкнутом контуре (L) равна , где dl — элемент длины контура. Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи, т. к. работа этих сил на замкнутом пути равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — нагреванием проводников.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д. Происхождение сторонних сил может быть различным. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы и т. д. Эдс определяет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении (см. Ома закон). Измеряется эдс, как и напряжение, в вольтах.

Что такое ЭДС.

Так в чем же отличие

Для лучшего понимания, в чем состоит разница электродвижущей силы от напряжения, рассмотрим пример. Имеется источник электрической энергии бесконечной мощности, в котором отсутствует внутреннее сопротивление. В электрической цепи смонтирована нагрузка. В этом случае будет справедливо утверждение, что ЭДС и напряжение тождественно равны, т.е между этими понятиями отсутствует разница.

Однако, это идеальные условия, которые в реальной жизни не встречаются. Эти условия используют исключительно при расчетах. В реальной жизни учитывается внутреннее сопротивление источника питания. В этом случае ЭДС и напряжение имеют отличия.

На рисунке представлено, какая разница будет в значениях электродвижущей силы и напряжении в реальных условиях. Вышеприведенная формула закона Ома для полной цепи описывает все процессы. При разомкнутой цепи на клеммах батарейки будет значение 1,5 Вольта. Это значение ЭДС. Подключив нагрузку, в данном случае это лампочка, на ней будет напряжение 1 вольт.

Разница от идеального источника заключается в наличии внутреннего сопротивления источника питания. На этом сопротивлении и происходит падение напряжения. Эти процессы описывает закон Ома для полной цепи.

Если измерительный прибор на зажимах источника электроэнергии показывает значение 1,5 Вольта, это будет электродвижущая сила, но повторим, при условии отсутствия нагрузки.

Природа ЭДС

Причина возникновения ЭДС в разных источниках тока разная. По природе возникновения различают следующие типы:

• Химическая ЭДС. Возникает в батарейках и аккумуляторах вследствие химических реакций.
• Термо ЭДС. Возникает, когда находящиеся при разных температурах контакты разнородных проводников соединены.
• ЭДС индукции. Возникает в генераторе при помещении вращающегося проводника в магнитное поле. ЭДС будет наводиться в проводнике, когда проводник пересекает силовые линии постоянного магнитного поля или когда магнитное поле изменяется по величине.
• Фотоэлектрическая ЭДС. Возникновению этой ЭДС способствует явление внешнего или внутреннего фотоэффекта.
• Пьезоэлектрическая ЭДС. ЭДС возникает при растяжении или сдавливании веществ.

Будет интересно➡ Что такое плотность тока?

Электромагнитная индукция (самоиндукция)

Начнем с электромагнитной индукции. Это явление описывает закон электромагнитной индукции Фарадея. Физический смысл этого явления состоит в способности электромагнитного поля наводить ЭДС в находящемся рядом проводнике. При этом или поле должно изменяться, например, по величине и направлению векторов, или перемещаться относительно проводника, или должен двигаться проводник относительно этого поля. На концах проводника в этом случае возникает разность потенциалов.

Опыт демонстрирует появление ЭДС в катушке при воздействии изменяющегося магнитного поля постоянного магнита. Есть и другое похожее по смыслу явление — взаимоиндукция. Оно заключается в том, что изменение направления и силы тока одной катушки индуцирует ЭДС на выводах расположенной рядом катушки, широко применяется в различных областях техники, включая электрику и электронику. Оно лежит в основе работы трансформаторов, где магнитный поток одной обмотки наводит ток и напряжение во второй.

Что такое самоиндукция.

В электрике физический эффект под названием ЭДС используется при изготовлении специальных преобразователей переменного тока, обеспечивающих получение нужных значений действующих величин (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженерам удалось разработать множество электротехнических устройств: от обычной катушки индуктивности (дросселя) и вплоть до трансформатора. Понятие взаимоиндукции касается только переменного тока, при протекании которого в контуре или проводнике меняется магнитный поток.

Таблица параметров электродвижущей силы индукции.

От электростатики к электрокинетике

Между концом XVIII и началом XIX века работы таких учёных, как Кулон, Лагранж и Пуассон, заложили математические основы определения электростатических величин. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. Франклин уже ввёл понятие «количество электрической субстанции», но пока ещё и он, ни его преемники не смогли его измерить.

Следуя за экспериментами Гальвани, Вольта пытался найти подтверждения того, что «гальванические жидкости» животного были одной природы со статическим электричеством. В поисках истины он обнаружил, что когда два электрода из разных металлов контактируют через электролит, оба заряжаются и остаются заряженными несмотря на замыкание контура нагрузкой. Это явление не соответствовало существующим представлениям об электричестве потому, что электростатические заряды в подобном случае должны были рекомбинировать.

Вольта ввёл новое определение силы, действующей в направлении разделения зарядов и поддержании их в таком состоянии. Он назвал её электродвижущей. Подобное объяснение описания работы батареи не вписывалось в теоретические основы физики того времени. В Кулоновской парадигме первой трети XIX века э. д. с. Вольта определялась способностью одних тел вырабатывать электричество в других.

Важнейший вклад в объяснение работы электрических цепей внёс Ом. Результаты ряда экспериментов привели его к построению теории электропроводности. Он ввёл величину «напряжение» и определил её как разность потенциалов на контактах. Подобно Фурье, который в своей теории различал количество тепла и температуру в теплопередаче, Ом создал модель по аналогии, связывающую количество перемещаемого заряда, напряжение и электропроводность. Закон Ома не противоречил накопленным знаниям об электростатическом электричестве.

Затем, благодаря Максвеллу и Фарадею, пояснительные модели тока получили новую теорию поля. Это позволило разработать связанную с полем концепцию энергии как для статических потенциалов, так и для электродвижущей силы. Основные даты эволюции понятия ЭДС:

• 1800 г. — создание Вольтой гальванической батареи;
• 1826 г. — Ом формулирует свой закон для полной цепи;
• 1831 г. — обнаружение электромагнитной индукции Фарадеем.

ЭДС в быту и единицы измерения

Другие примеры встречаются в практической жизни любого рядового человека. Под эту категорию попадают такие привычные вещи, как малогабаритные батарейки, а также другие миниатюрные элементы питания. В этом случае рабочая ЭДС формируется за счет химических процессов, протекающих внутри источников постоянного напряжения. Когда оно возникает на клеммах (полюсах) батареи вследствие внутренних изменений – элемент полностью готов к работе. Со временем величина ЭДС несколько снижается, а внутреннее сопротивление заметно возрастает.

В результате если вы измеряете напряжение на не подключенной ни к чему пальчиковой батарейке вы видите нормальные для неё 1.5В (или около того), но когда к батарейке подключается нагрузка, допустим, вы установили её в какой-то прибор — он не работает. Почему? Потому что если предположить, что у вольтметра внутреннее сопротивление во много раз выше, чем внутреннее сопротивлении батарейки — то вы измеряли её ЭДС. Когда батарейка начала отдавать ток в нагрузке на её выводах стало не 1.5В, а, допустим, 1.2В — прибору недостаточно ни напряжения, ни тока для нормальной работы.

Расчет ЭДС.

Как раз вот эти 0.3 В и упали на внутреннем сопротивлении гальванического элемента. Если батарейка совсем старая и её электроды разрушены, то на клеммах батареи может не быть вообще никакой электродвижущей силы или напряжения — т.е. ноль. Совсем небольшая по величине электродвижущая сила наводится и в рамках антенны приемника, которая усиливается затем специальными каскадами, и мы получаем наш телевизионный, радио и даже Wi-Fi сигнал.

Материал по теме: Выбираем цифро-аналоговый преобразователь.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

Будет интересно➡ Как устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т. е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Постоянный ток и ЭДС.

Вывод

Из вышесказанного можно сделать вывод, что основная разница между ЭДС и напряжением состоит:

1. Электродвижущая сила зависит от источника питания, а напряжение зависит от подключенной нагрузки и тока, протекающего по цепи.
2. Электродвижущая сила это физическая величина, характеризующая работу сторонних сил неэлектрического происхождения, происходящих в цепях постоянного и переменного тока.
3. Напряжение и ЭДС имеет единую единицу измерения – Вольт.
4. U -величина физическая, равная работе эффективного электрического поля, производимой при переносе единичного пробного заряда из точки А в точку В.

Таким образом, кратко, если представить U в виде столба воды, то ЭДС можно представить что это насос, поддерживающий уровень воды на постоянном уровне. Надеемся, после прочтения статьи Вам стало понятно основное отличие!

Источник



Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Иногда говорят, что ЭДС создает электрический ток в цепи. Нужно помнить об условности такого определения, так как выше мы уже установили, что причина возникновения и существования электрического тока — электрическое поле.

Источник электрической энергии производит определенную работу, перемещая электрические заряды по всей замкнутой цепи. За единицу измерения электродвижущей силы принят вольт (сокращенно вольт обозначается буквой В или V — «вэ» латинское). ЭДС источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой, цепи источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю:

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии.

В практике для измерения ЭДС используются как более крупные, так и более мелкие единицы, а именно:

• 1 киловольт (кВ, kV), равный 1000 В;
• 1 милливольт (мВ, mV), равный одной тысячной доле вольта (10-3 В),
• 1 микровольт (мкВ, μV), равный одной миллионной доле вольта (10-6 В).

Очевидно, что 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ; 1 мВ= 1000 мкВ.

В настоящее, время существует несколько видов источников электрической энергии. Впервые в качестве источника электрической энергии была использована гальваническая батарея, состоящая из нескольких цинковых и медных кружков, между которыми была проложена кожа, смоченная в подкисленной воде. В гальванической батарее химическая энергия превращалась в электрическую (подробнее об этом будет рассказано в главе XVI). Свое название гальваническая батарея получила по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737—1798), одного из основателей учения об электричестве.

Многочисленные опыты по усовершенствованию и практическому использованию гальванических батарей были проведены русским ученым Василием Владимировичем Петровым. Еще в начале прошлого века он создал самую большую в мире гальваническую батарею и использовал ее для ряда блестящих опытов. Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Полезно знать: Как рассчитать мощность электрического тока.

Другим основным источником электрической энергий, получившим широкое применение в электротехнике и радиотехнике, является генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую. У химических источников электрической энергии и у генераторов электродвижущая сила проявляется одинаково, создавая на зажимах источника разность потенциалов и поддерживая ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника электрической энергии. Один полюс источника электрической энергии имеет положительный потенциал (недостаток электронов), обозначается знаком плюс ( + ) и называется положительным полюсом.

Другой полюс имеет отрицательный потенциал (избыток электронов), обозначается знаком минус (—) и называется отрицательным полюсом. От источников электрической энергии электрическая энергия передается по проводам к ее потребителям (электрические лампы, электродвигатели, электрические дуги, электронагревательные приборы и т. д.).

Будет интересно➡ Что такое электромагнитная индукция?

Примеры решения задач

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Решение: Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов.

ЭДС определяется по формуле:

Сила тока определяется по формуле:

Сопротивление определяется по формуле:

Разность потенциалов определяется по формуле:

Правильный ответ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Часто задаваемые вопросы

Что такое электродвижущая сила?

Это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к абсолютной величине этого заряда.

Что такое электрическая цепь?

Набор устройств, которые соединены проводниками, предназначенный для протекания тока.

Как звучит закон Ома для полной цепи?

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Как найти напряжение зная эдс и сопротивление

Как понять Закон Ома: простое объяснение для чайников с формулой и понятиями

Со школьного курса физики всем хорошо известна классическая трактовка Закона Ома:

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

Отсюда следуют ещё два полезных соотношения:

Если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

Если на концах проводника есть напряжение 1 Вольт и по нему протекает ток 1 Ампер, значит сопротивление проводника равно 1 Ом.

Вышеописанные формулы в таком виде могут быть применимы для переменного тока лишь в том случае, если цепь состоит только из активного сопротивления R. Кроме того, следует помнить, что Закон Ома справедлив только для линейных элементов цепи.

Как звучит закон Ома для участка цепи

Есть говорить об официальной формулировке, то закон Ома можно озвучить так:

Сила тока имеет прямую зависимость от напряжения и обратную от сопротивления. Это высказывание справедливо для участка цепи с каким-то определенным и стабильным сопротивлением.

Формула этой зависимости на рисунке. Тут I — это сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Формула закона Ома

• Чем больше напряжение, тем больше ток.
• Чем больше сопротивление, тем ток меньше.

Не так легко представить себе смысл этого выражения. Ведь электричество нельзя увидеть. Мы только приблизительно знаем что это такое. Попытаемся уяснить себе смысл этого закона при помощи аналогий.

Закон Ома для замкнутой цепи

Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с учётом внутреннего сопротивления источника:

I — Сила тока в цепи.

— Электродвижущая сила (ЭДС) — величина напряжения источника питания не зависящая от внешней цепи (без нагрузки). Характеризуется потенциальной энергией источника. r — Внутреннее сопротивление источника питания. Для электродвижущей силы внешнеее сопротивление R и внутреннее r соединены последовательно, значит величина тока в цепи определится значением ЭДС и суммой сопротивлений: I = /(R+r) .

Напряжение на выводах внешней цепи определится исходя из силы тока и сопротивления R соотношением, которое уже рассматривалось выше: U = IR. Напряжение U, при подключении нагрузки R, всегда будет меньше чем ЭДС на величину произведения I*r, которую называют падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания. С этим явлением мы сталкиваемся достаточно часто, когда видим в работе частично разряженные батарейки или аккумуляторы.

По мере разряда, увеличивается их внутреннее сопротивление, следовательно, увеличивается падение напряжение внутри источника, значит уменьшается внешнее напряжение U = — I*r. Чем меньше ток и внутреннее сопротивление источника, тем ближе по значению его ЭДС и напряжение на его выводах U. Если ток в цепи равен нулю, следовательно,
= U. Цепь разомкнута, ЭДС источника равна напряжению на его выводах.

В случаях, когда внутренним сопротивлением источника можно пренебречь (r ≈ 0), напряжение на выводах источника будет равно ЭДС (≈ U ) независимо от сопротивления внешней цепи R. Такой источник питания называют источником напряжения.

Закон Ома для переменного тока

При наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока необходимо учитывать их реактивное сопротивление.
В таком случае запись Закона Ома будет иметь вид:

Здесь Z — полное (комплексное) сопротивление цепи — импеданс. В него входит активная R и реактивная X составляющие. Реактивное сопротивление зависит от номиналов реактивных элементов, от частоты и формы тока в цепи. Более подробно ознакомится с комплексным сопротивлением можно на страничке импеданс.

С учётом сдвига фаз φ, созданного реактивными элементами, для синусоидального переменного тока обычно записывают Закон Ома в комплексной форме:

— комплексная амплитуда тока. = Iampe jφ
— комплексная амплитуда напряжения. = Uampe jφ
— комплексное сопротивление. Импеданс.
φ — угол сдвига фаз между током и напряжением.
e — константа, основание натурального логарифма.
j — мнимая единица.
Iamp , Uamp — амплитудные значения синусоидального тока и напряжения.

Для ЭДС

Перед тем как рассмотреть закон Ома для полной (замкнутой) цепи приведу правило знаков для ЭДС, которое гласит:
Если внутри источника ЭДС ток идет от катода (-) к аноду (+) (направление напряженности поля сторонних сил совпадает с направлением тока в цепи, то ЭДС такого источника считается положительной. В противном случае – ЭДС считается отрицательной.

Практическим применением этого правила является возможность приведения нескольких источников ЭДС в цепи к одному с величиной E=E1+E2+…+En, естественно, с учетом знаков, определяемых по вышеприведенному правилу. Например (рис.3.3) E=E1+E2-E3. При отсутствии встречно включенного источника E3 (на практике так почти никогда не бывает) имеем широко распространенное последовательное включение элементов питания, при котором их напряжения суммируются.

Для полной цепи

Закон Ома для полной цепи – его еще можно назвать закон ома для замкнутой цепи, имеет вид I=E/(R+r). Приведенная формула закона Ома содержит обозначение r, которое еще не упоминалось. Это внутреннее сопротивление источника ЭДС. Оно достаточно мало, в большинстве случаев при практических расчетах им можно пренебречь (при условии, что R>>r – сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). Однако, когда они соизмеримы, пренебрегать величиной r нельзя.

Как вариант можно рассмотреть случай, при котором R=0 (короткое замыкание). Тогда приведенная формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, то есть величина внутреннего сопротивления будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной. Закон Ома рассмотрен здесь достаточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.

Полноценную цепь составляет уже участок (участки), а также источник ЭДС. То есть, фактически к существующему резистивному компоненту участка цепи добавляется внутреннее сопротивление источника ЭДС. Поэтому логичным является некоторое изменение выше рассмотренной формулы:

Конечно, значение внутреннего сопротивления ЭДС в законе Ома для полной электрической цепи можно считать ничтожно малым, правда во многом это значение сопротивления зависит от структуры источника ЭДС. Тем не менее, при расчетах сложных электронных схем, электрических цепей с множеством проводников, наличие дополнительного сопротивления является важным фактором.

Как для участка цепи, так и для полной схемы следует учитывать естественный момент – использование тока постоянной или переменной величины. Если отмеченные выше моменты, характерные для закона Ома, рассматривались с точки зрения использования постоянного тока, соответственно с переменным током всё выглядит несколько иначе.

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.

Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.

Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током, и о нем часто говорят как о «потоке», как о потоке жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» по цепи, называется напряжением. Напряжение – это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенной величине напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение потенциальной энергии для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без упоминания двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток, как правило, проходит через проводники с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующего прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление – это величина, измеряемая между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» двумя точками в цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, нам нужно уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любые другие физические величины. Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. В таблице ниже приведены стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

Ток	I	Ампер	А
Напряжение	V	Вольт	В
Сопротивление	R	Ом	Ом

«Символ», присвоенный каждой величине, представляет собой стандартную букву латинского алфавита, используемую для представления этой величины в формулах. Подобные стандартизированные буквы распространены во всех физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире. «Сокращение единицы измерения» для каждой величины представляет собой алфавитный символ(ы), используемый в качестве сокращенного обозначения конкретной единицы измерения.

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта, а ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя («Resistance» и «Voltage», соответственно), тогда как «I» для тока кажется немного странным. Предполагается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» («Intensity»)(потока заряда). Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые разногласия по поводу значения слова «I».

Другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу» («Electromotive force»). Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах «E» зарезервировано для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор), а «V»– для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (так называемые «мгновенные» значения). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», тогда как пиковое напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда она попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначаться строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы отметить это значение как имеющееся в один момент времени.

Это же соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока: строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений в цепях постоянного тока, которые стабильны во времени, будут обозначаться заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одна из основных единиц электрических измерений, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, – это кулон – единица измерения электрического заряда, пропорциональная количеству электронов в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда соответствует 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается «Кл». Единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящему через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этом смысле, ток – это скорость движения электрического заряда через проводник.

Как указывалось ранее, напряжение – это мера потенциальной энергии на единицу заряда, доступная для стимулирования протекания тока из одной точки в другую. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общей метрической единицей измерения энергии любого вида является джоуль, равный количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении).

В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленному на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Формула Закона Ома

В 1827 году Георг Симон Ом открыл закон силы электрического тока. Его именем назвали Закон и единицу измерения величины сопротивления. Смысл закона в следующем.

Чем толще труба и больше давление воды в водопроводе (с увеличением диаметра трубы уменьшается сопротивление воде) – тем больше потечет воды. Если представить, что вода это электроны (электрический ток), то, чем толще провод и больше напряжение (с увеличением сечения провода уменьшается сопротивление току) – тем больший ток будет протекать по участку цепи.

Сила тока, протекающая по электрической цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.

где I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А;U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;R – сопротивление, измеряется в омах и обозначается Oм.

Закон Ома (страница 1)

1. Найти ток ветви (рисунок 3), если: U=10 В, Е=20 В, R=5 Ом.

Решение:

Так как все схемы рисунка 3 представляют собой активные ветви, то для определения токов в них используем закон Ома обобщенный закон Ома. Рассмотрим рисунок 3 а: направление ЭДС совпадает с произвольно выбранным условно положительным направлением тока, следовательно, в формуле обобщенного закона Ома величина ЭДС учитывается со знаком «плюс». Направление напряжения не совпадает с направлением тока, и в формуле обобщенного закона Ома величина напряжения учитывается со знаком «минус»;

Аналогично определяются токи в схемах б, в, г рисунка 3: 2. Найти напряжение между зажимами нетвей (рисунок 4).

Решение:

Участок цепи, изображенный на рисунке 4 а содержит источник ЭДС, т.е. является активным, поэтому воспользуемся обобщенным законом Ома:

откуда выразим напряжение на зажимах: Аналогично определяются напряжения на зажимах участков, изображенных на рисунках 4 б и 4 в.

3. Определить неизвестные потенциалы точек участка цени (рисунок 5).

Решение:
Для схемы рисунка 5 а запишем обобщенный закон Ома: откуда выразим напряжение на зажимах ветви: Если представить напряжение как разность потенциалов: тогда при известных параметрах цепи, токе и потенциале определим потенциал : Эту же задачу можно решить другим способом. Напряжение на зажимах источника ЭДС , без учета внутреннего сопротивления источника, по величине равно и направлено от точки с большим потенциалом (точка С) к точке с меньшим потенциалом (точка b): и тогда, зная потенциал , определим потенциал точки С: Потенциал точки d больше потенциала точки С на величину падения напряжения на сопротивлении R: тогда Потенциал точки а определяем с учетом направления напряжения на зажимах источника ЭДС . Напряжение направлено от точки с большим потенциалом (точка d) к точке с меньшим потенциалом (точка а): откуда следует, что или Рассмотрим решение задачи для схемы рисунка 5 б. При известном потенциале точки С, параметрах элементов и токе, определим потенциалы крайних точек участка цепи . Напряжение на участке b — с, выраженное через разность потенциалов, определим по закону Ома: откуда следует Напряжение на участке с — а, равное по величине Е, направлено от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом: 4. В цепи (рисунок 6) известны величины сопротивлений резистивных элементов: , входное напряжение U=100 В и мощность, выделяемая на резистивном элементе с сопротивлением . Определить величину сопротивления резистора .Решение:
Согласно закону Джоуля-Ленца, мощность на резистивном элементе определяется: или, согласно закону Ома: По известному значению мощности на резистивном элементе и величине сопротивления этого элемента определим ток в ветви: По закону Ома напряжение на зажимах определится: тогда величина сопротивления резистивного элемента: 5. Определить показания вольтметров цепи (рисунок 7), если .Решение:
Ток в цепи определим по закону Ома: Вольтметр показывает напряжение на источнике ЭДС Е: Вольтметры показывают величину падения напряжения на резистивных элементах : Вольтметр , показывает напряжение на участке 2 — 1 , которое определим как алгебраическую сумма напряжений : 6. Ток симметричной цепи (рисунок 8) , внутреннее сопротивлении источника ЭДС . Определить ЭДС Е и мощность источника энергии.Решение:
Напряжение на зажимах 1 — 2 определим по закону Ома для пассивной ветви: Величину ЭДС источника энергии определим из выражения закона Ома для активной ветви: Мощность, развиваемая источником энергии, определится:

Напряжение в цепи как найти – Расчет простых цепей постоянного тока

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.

Пример 1

Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r= 0,5 Ом. Сопротивления резисторов R₁ = 20 и R₂ = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи.

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов.

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем.

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей.

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками.

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2

Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R₁=70 Ом и R₂=90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока. Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов.

Токи в резисторах

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если у вас возникли затруднения, прочтите статью законы Кирхгофа.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала рассчитать сопротивление цепи

А затем напряжение

Зная напряжения, найдем токи, протекающие через резисторы

Как видите, токи получились теми же.

Пример 3

В электрической цепи, изображенной на схеме R₁=50 Ом, R₂=180 Ом, R₃=220 Ом. Найти мощность, выделяемую на резисторе R₁, ток через резистор R₂, напряжение на резисторе

Чтобы рассчитать мощность постоянного тока, выделяемую на резисторе R₁, необходимо определить ток I₁, который является общим для всей цепи. Зная напряжение на зажимах и эквивалентное сопротивление цепи, можно его найти.

Эквивалентное сопротивление и ток в цепи

Отсюда мощность, выделяемая на R₁

Ток I₂ определим с помощью формулы делителя тока, учитывая, что ток I₁ для этого делителя является общим

Так как, напряжение при параллельном соединении резисторов одинаковое, найдем U₃, как напряжение на резисторе R₂

Таким образом производится расчет простых цепей постоянного тока.

правила расчета для определения силы тока

На практике разработан ряд методов для определения и расчета схем с постоянным током, что предоставляет возможность уменьшить трудоемкий процесс вычисления трудных электрических цепей. Основными законами, с помощью которых определяются характеристики практически каждой схемы, являются постулаты Кирхгофа.

Пример сложных электрических цепей

Пути вычисления электрических схем

Расчет электрических цепей разветвляется на множество методов, используемых на практике, а именно: метод эквивалентных преобразований, прием, основанный на постулатах Ома и Кирхгофа, способ наложения, способ контурных токов, метод узловых потенциалов, метод идентичного генератора.

Процесс расчета электрической цепи состоит из нескольких обязательных этапов, позволяющих довольно быстро и точно произвести все расчеты.

Перед тем, как узнать или вычислить необходимые параметры, рассчитываемая электрическая цепь переносится схематически на бумагу, где содержатся символические обозначения входящих в ее состав элементов и порядок их соединения.

Все элементы и устройства подразделяются на три категории:

1. Источники электропитания. Основным признаком данного элемента является превращение неэлектрической энергии в электрическую. Эти источники энергии именуются первичными источниками энергии. Вторичные источники энергии представляют собой такие устройства, на входах и выходах которых присутствует электрическая энергия. К ним относятся выпрямительные приборы или трансформаторы напряжения;
2. Устройства, потребляющие электрическую энергию. Такие элементы преобразовывают электрическую энергию в любую другую, будь то свет, звук, тепло и тому подобные виды;
3. Вспомогательные элементы цепи, к которым относятся провода соединений, аппаратура коммутации, защиты и другие подобные элементы.

Также к основным понятиям электрической схемы относятся:

• Ветвь электрической схемы – участок цепи с одним и тем же током. В состав такой ветви могут входить один или несколько последовательно соединенных элементов;
• Узел электрической схемы – точка соединения трех и более ветвей схемы;
• Контур электрической схемы, представляющий собой любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

Обозначение ветвей, узлов и контуров на схеме

Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа

Данные законы позволяют узнать силу тока и найти взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей цепи и единичных участков.

Закон Ома для участка цепи

По закону Ома соотношение тока, напряжения и сопротивления цепи выглядит как:

Исходя из этой формулы, найти силу тока можно по выражению:

• UR – напряжение или падение напряжения на резисторе;
• I – ток в резисторе.

Закон Ома для полной цепи

В законе Ома для полной цепи дополнительно используется величина внутреннего сопротивления источника питания. Найти силу тока с учетом внутреннего сопротивления возможно по выражению:

• E – ЭДС источника питания;
• rо – внутреннее сопротивление источника питания.

Поскольку сложная электрическая цепь, состоящая из нескольких ветвей и имеющая в своей структуре ряд устройств питания, не может быть описана законом Ома, то применяют 1-ый и 2-ой закон Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа гласит, что сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из него, это выглядит как:

∑mIk=0, где m – число ветвей, подведенных к узлу.

Согласно закону Кирхгофа, токи, втекающие в узел, используются со знаком «+», а токи, вытекающие из узла, – со знаком «-».

Второй закон Кирхгофа

Из второго закона Кирхгофа следует, что сумма падений напряжений на всех элементах цепи равна сумме ЭДС цепи, выглядит как:

• n – число источников ЭДС в контуре;
• m – число элементов с сопротивлением Rk в контуре;
• Uk=RkIk – напряжение или падение напряжения на k-том элементе контура.

Перед применением второго закона Кирхгофа следует проверить выполнение следующих требований:

1. Указать относительно положительные направления ЭДС, токов и напряжений;
2. Указать направление обхода контура, описываемого уравнением;
3. Применяя одну из трактовок 2-го закона Кирхгофа, характеристики входящие в уравнение используются со знаком «+», если их относительно положительные направления схожи с обходом контура, и с «-», если они разнонаправленные.

Из 2-го закона Кирхгофа следует выражение баланса мощностей, по которому мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемых на всех участках цепи. Уравнение баланса мощностей имеет вид:

Метод преобразования электрической цепи

Элементы в электрических цепях могут соединяться параллельно, последовательно, смешанным способом и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет таких схем упрощается путем замены нескольких сопротивлений на эквивалентное сопротивление, и дальнейшие вычисления уже проводятся по закону Ома либо Кирхгофа.

Последовательное и параллельное соединение элементов

Под смешанным соединением элементов подразумевается одновременное присутствие в схеме и последовательного, и параллельного соединения элементов. При этом сопротивление смешанного соединения вычисляется после преобразования схемы в эквивалентную цепь с помощью формул, приведенных на рис. выше.

Также встречается соединение элементов «звездой» и «треугольником». Для нахождения эквивалентного сопротивления необходимо первоначально преобразовать схему «треугольник» в «звезду». По картинке ниже, сопротивления равны:

• R1=R12R31/R12+R31+R23,
• R2=R12R23/R12+R31+R23,
• R3=R31R23/R12+R31+R23.

Треугольник и звезда соединений

Дополнительные методы расчета цепей

Все дополнительные методы расчета цепей в той или иной мере являются или основаны на первом и втором законах Кирхгофа. К этим методам относятся:

1. Метод контурных токов – основан на введении дополнительных величин контурных токов, удовлетворяющих 1-му закону Кирхгофа;
2. Метод узловых потенциалов – с его помощью находят потенциалы всех узлов схемы и затем по известным потенциалам токи во всех ветвях. Метод базируется на первом законе Кирхгофа;
3. Метод эквивалентного генератора – этот метод предоставляет решение задачи, как найти ток только в одной или нескольких ветвях. Суть метода в том, что любую электрическую цепь по отношению к исследуемой ветви можно представить в виде эквивалентного генератора;
4. Метод наложения – основан на том, что ток в цепи или ветви схемы равен алгебраической сумме токов, наводимых каждым источником в отдельности.

Основная часть методов расчета направлена на упрощение процедуры определения токов в ветвях схемы. Эти мероприятия проводятся либо упрощением систем уравнений, по которым проводятся расчеты, либо упрощением самой схемы. Основываясь, в первую очередь, на постулаты Кирхгофа, любой из методов отвечает на вопрос: как определить силу тока и напряжение электрической цепи.

Видео

Оцените статью:

Закон Ома для полной цепи

Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!

Идеальный источник ЭДС

Имеем источник ЭДС

Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

Внутреннее сопротивление источника ЭДС

Дело все в том, что в аккумуляторе “спрятано” сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой “r “.

Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:

Итак, что у нас получается в чистом виде?

Лампочка – это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:

Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

На резисторе R падает напряжение U_R , а на внутреннем резисторе r падает напряжение U_r .

Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.

Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что

Закон Ома для полной цепи

Итак, последнее выражение носит название “закон Ома для полной цепи”

Е – ЭДС источника питания, В

R – сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом

I – сила ток в цепи, А

r – внутреннее сопротивление источника питания, Ом

Просадка напряжения

Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!

Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус

Наш подопечный готов к бою.

Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на “ближний” свет.

Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора

12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.

Подключаем галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:

Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!

А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:

Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр – силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.

Смотрим на показания приборов:

Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.

Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла

Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.

Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.

Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

Давайте снова вернемся к этой фотографии

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе U_r тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.

Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение U_R=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило U_r=E-U_R=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r

Резюме

Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.

Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.

Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.

Формула напряжения тока. Как найти, вычислить электрическое напряжение.

Тема: как рассчитать величину напряжения зная ток, сопротивление, мощность.

Как известно у электрического напряжения должна быть своя мера, которая изначально соответствует той величине, что рассчитана для питания того или иного электротехнического устройства. Превышение или снижение величины этого напряжения питания негативно влияет на электрическую технику, вплоть до полного выхода ее из строя. А что такое напряжение? Это разность электрических потенциалов. То есть, если для простоты понимания его сравнить с водой, то это примерно будет соответствовать давлению. По научному электрическое напряжение — это физическая величина, показывающая, какую работу совершает на данном участке ток при перемещении по этому участку единичного заряда.

Наиболее распространенной формулой напряжения тока является та, в которой имеются три основные электрические величины, а именно это само напряжение, ток и сопротивление. Ну, а формула эта известна под названием закона Ома (нахождение электрического напряжения, разности потенциалов).

Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно произведению силы тока на сопротивление. Напомню, в электротехнике для различных физических величин существуют свои единицы измерения. Единицей измерения напряжения является «Вольт» (в честь ученого Алессандро Вольта, который открыл это явление). Единица измерения силы тока — «Ампер», и сопротивления — «Ом». В итоге мы имеем — электрическое напряжение в 1 вольт будет равно 1 ампер умноженный на 1 ом.

Помимо этого второй наиболее используемой формулой напряжения тока является та, в которой это самое напряжение можно найти зная электрическую мощность и силу тока.

Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно отношению мощности к силе тока (чтобы найти напряжение нужно мощность разделить на ток). Сама же мощность находится путем перемножения тока на напряжение. Ну, и чтобы найти силу тока нужно мощность разделить на напряжение. Все предельно просто. Единицей измерения электрической мощности является «Ватт». Следовательно 1 вольт будет равен 1 ватт деленный на 1 ампер.

Ну, а теперь приведу более научную формулу электрического напряжения, которая содержит в себе «работу» и «заряды».

В этой формуле показывается отношение совершаемой работы по перемещению электрического заряда. На практике же данная формула вам вряд ли понадобится. Наиболее встречаемой будет та, которая содержит в себе ток, сопротивление и мощность (то есть первые две формулы). Но, хочу предупредить, что она будет верна лишь для случая применения активных сопротивлений. То есть, когда расчеты производятся для электрической цепи, у которой имеется сопротивления в виде обычных резисторов, нагревателей (со спиралью нихрома), лампочек накаливания и так далее, то приведенная формула будет работать. В случае использования реактивного сопротивления (наличии в цепи индуктивности или емкости) нужна будет другая формула напряжения тока, которая учитывает также частоту напряжения, индуктивность, емкость.

P.S. Формула закона Ома является фундаментальной, и именно по ней всегда можно найти одну неизвестную величину из двух известных (ток, напряжение, сопротивление). На практике закон ома будет применяться очень часто, так что его просто необходимо знать наизусть каждому электрику и электронику.

чему равен общий ток цепи и напряжение на участке при последовательном соединение.

Общее сопротивление при последовательном соединении равно сумме сопротивлений Rсумм=R1+R2+R3… Ток через все сопротивления протекает один ( I ). Поэтому ток вычисляешь как Отношение напряжения источника U к Rсумм. I=U/Rсумм Мощность P=U*I или P=I*I*R (так как U=I*R). тогда, P1=I*I*R1 P2=I*I*R2 P3=I*I*R3

1) сумма 2)напряжение на участке цепи умножить на ток. При том ток, при последовательном соединении одиноковй в любой точке цепи

Сумма токов в узле равна нулю. Выход равен входу. 1) сложить. 2)сумме мощностей элементов цепи.

При последовательном соединении узлов нет. Ток цепи определяется делением приложенного напряжения в вольтах (V) на сопротивление цепи в омах (R). I=V : R. Падение напряжения на участке будет равнятся сопротивлению участка помноженному на ток. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений. Мощность участка равняется падению напряжения на участке помноженному на ток. Это Закон Ома. А вообще-то это все в школьном учебнике физики в разделе-Электричество.

Напряжение цепи переменного тока | Электрикам

Переменное напряжение — это напряжение, которое изменяется с течением времени. Далее будем рассматривать только гармоническое переменное напряжение (изменяется по синусоиде).

u = U_msin(2πt + Ψ ) = U_msin(ωt + Ψ )

Где u = u(t) — мгновенное значение переменного напряжения [В].

U_m — максимальное значение напряжения (амплитудное значение) [В].

f — частота равная числу колебаний в 1 секунду (единица частоты f — герц (Гц) или с -1 )

ω — угловая частота (омега) (единица угловой частоты — рад/с или с -1 )

ω = 2πf = 2π/T

Аргумент синуса, т. е. (ωt + Ψ), называют фазой. Фаза характеризует состояние колебания (числовое значение) в данный момент времени t.

U — Действующее значение напряжения [В]:

Рассмотрим параметры напряжения в бытовой электросети.

Все мы знаем, что у нас дома в розетке поступает переменный ток, с напряжением 220 вольт и частотой 50 герц (в идеальных условиях) на самом деле допускается не большая погрешность как в меньшую, так и в большую сторону так, что не удивляйтесь если ваш вольтметр покажет не 220, а например 210 или даже 230 В.).

Большинство приборов измеряет не амплитудное, а действующее значение переменного напряжения, тока, мощности так, что если мы говорим что у нас напряжение сети 220, 380 В и т. д. то имеется виду именно действующие значения.

• Действующее значение напряжения U = 220 В.
• Амплитудное значение напряжения цепи переменного токаU_m = U*√2 = 220 *√2 = 311 В.
• Угловая частота ω = 2πf = 3,14*2*50 = 314рад/с.
• Начальная фаза Ψ = 0град.
• Мгновенное значениеu= 311sin(314t)В.

Напряжение на участке цепи

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

На рис. 1-13 изображен участок цепи, на котором есть резистор сопротивлением и нет ЭДС. Крайние точки этого участка обозначены буквами a и b. Пусть ток течет от точки a к точке b.

Рис. 1-13. Участок электрической цепи

На участке без ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому. Следовательно, потенциал точки a выше потенциала точки b на величину, равную произведению тока на сопротивление :

В соответствии с определением, напряжение между точками a и b

Другими словами, напряжение на резисторе равно произведению тока, протекающего по резистору, на величину сопротивления этого резистора.

В электротехнике разность потенциалов на концах резистора принято называть либо «напряжением на резисторе», либо «падением напряжения». В литературе встречаются оба этих определения.

Рассмотрим теперь вопрос о напряжении на участке цепи, содержащем не только резистор, но и источник ЭДС.

На рис. 1-14 а и б показаны участки некоторых цепей, по которым протекает ток .. Найдем напряжение между точками a и c для этих участков.

Рис. 1-14. Участки электрической цепи

Выразим потенциал точки a через потенциал точки c. При перемещении от точки c к точке b (рис. 1-14,а) идем встречно ЭДС , поэтому потенциал точки b оказывается меньше, чем потенциал точки c на величину ЭДС , т.е.

На рис. 1-14,б при перемещении от точки c к точке b идем согласно ЭДС и потому потенциал точки b оказывается больше, чем потенциал точки c на величину ЭДС , т.е.

Ранее говорилось, что на участке цепи без ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому. Поэтому в обеих схемах рис. 1-14 потенциал точки a выше, чем потенциал точки b на величину падения напряжения на резисторе сопротивлением :

Таким образом, для рис. 1-14,а имеем

И для рис. 1-14, б имеем

Положительное направление напряжения указывают на схемах стрелкой. Стрелка должна быть направлена от первой буквы индекса ко второй. Так, положительное направление напряжения изобразится стрелкой, направленной от a к c.

Из самого определения напряжения следует также, что . Поэтому . Другими словами, изменение чередования индексов равносильно изменению знака этого напряжения. Из изложенного ясно, что напряжение может быть и положительной, и отрицательной величиной.

Закон ома для участка цепи, не содержащего эдс

Закон Ома устанавливает связь между током и напряжением на некотором участке цепи. Так, применительно к участку цепи, изображенному на рис. 1-13 имеем

Основная формула трансформаторной ЭДС Источники питания радиоэлектронной.

..

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про основная формула трансформаторной эдс, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое основная формула трансформаторной эдс , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.

Возьмем катушку с ферромагнитным сердечником и вынесем отдельным элементом омическое сопротивление обмотки как это показано на рисунке 1.

 
Рисунок 1. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником

При подаче переменного напряжения e_c в катушке, cогласно закону электромагнитной индукции, возникает ЭДС самоиндукции е_L.

    (1)

где ψ — потокосцепление,
    W — число витков в обмотке,
    Ф — основной магнитный поток.

Потоком рассеяния пренебрегаем. Приложенное к катушке напряжение и наведенная ЭДС уравновешиваются. По второму закону Кирхгофа для входной цепи можно записать:

е_c + е_L = i × R_обм,       (2)

где R_обм — активное сопротивление обмотки.

Поскольку е_L >> i × R_обм, то падением напряжения на омическом сопротивлении пренебрегаем, тогда е_c ≈ −e_L. Если напряжение сети гармоническое, е_с = E_mcosωt, то:

    (3)

Найдем из этой формулы магнитный поток. Для этого перенесем количество витков в обмотке в левую часть, а магнитный поток Ф в правую:

    (4)

Теперь возьмем неопределенный интеграл от правой и левой частей:

    (5)

Так как магнитопровод считаем линейным, то в цепи протекает только гармонический ток и нет постоянного магнита или постоянной составляющей магнитного потока, то постоянная интегрирования с = 0 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Тогда дробь перед синусом является амплитудой магнитного потока

    (6)

откуда выразим амплитуду входной ЭДС

E_m = Ф_m × W × ω    (7)

Его действующее значение равно

    (8)

или

    (9)

Выражение (9) называют основной формулой трансформаторной ЭДС, которая справедлива только для гармонического напряжения. При негармоническом напряжении ее видоизменяют и вводят так называемый коэффициент формы, равный отношению действующего значения к среднему:

    (10)

Найдем коэффициент формы для гармонического сигнала, при этом среднее значение находим на интервале от 0 до π/2

    (11)

Тогда коэффициент формы равен  и основная формула трансформаторной ЭДС принимает окончательный вид:

    (12)

Если сигнал является последовательностью прямоугольных импульсов одинаковой длительности (меандр), то амплитудное, действующее и среднее значения за половину периода равны между собой и его k_ф = 1. Можно найти коэффициент формы и для других сигналов. Основная формула трансформаторной ЭДС будет справедлива.

Построим векторную диаграмму катушки с ферромагнитным сердечником. При синусоидальном напряжении на зажимах катушки ее магнитный поток тоже синусоидальный и отстает по фазе от напряжения на угол π/2 как показано на рисунке 2.

 
Рисунок 2. Векторная диаграмма катушки с магнитным сердечником без потерь

В катушке без потерь намагничивающий ток — реактивный ток (I_p) совпадает по фазе с магнитным потоком Ф_m. Если в сердечнике есть потери (P_маг ≠ 0), то угол 90° − φ = α — это угол потерь на перемагничивание сердечника. Активная составляющая тока I_ахарактеризует потери в магнитопроводе.

 
Рисунок 3. Векторная диаграмма катушки с магнитным сердечником с потерями

Статью про основная формула трансформаторной эдс я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое основная формула трансформаторной эдс и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Из статьи мы узнали кратко, но емко про основная формула трансформаторной эдс

Важная тема физики: формула ЭДС

Сила электричества ЭДС, например, представляет собой понятие, с которым большинство учащихся незнакомо. Однако оно неразрывно связано с более привычным понятием напряжения. Они понимают разницу между этими двумя понятиями и понимают, что означает ЭМП, чтобы предоставить нам инструменты, необходимые для решения многих физических и электронных проблем.

Также будет введено понятие внутреннего сопротивления батареи. ЭДС описывает напряжение батареи без учета внутреннего сопротивления, что снижает значение. Электрический потенциал, создаваемый гальваническим элементом или изменением магнитного поля, называется электродвижущей силой. ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы.

Присоединяйтесь к программе регулярных занятий Infinity Learn!

Загрузите БЕСПЛАТНО PDF-файлы, решенные вопросы, работы за предыдущий год, викторины и головоломки!

+91

Проверьте код OTP (обязательно)

класс
— Класс 6CLASS 7CLASS 8CLASS 9CLASS 10CLASS 11CLASS 12

КУРС
— CBSEIIT-JEEENEET

ШКОЛА/Колледж

SRI CHAITANYA STOODE??
НетДа

Я согласен с условиями и политикой конфиденциальности.

Преобразование энергии из одной формы в другую осуществляется с помощью генератора или батареи. Один вывод в этих устройствах заряжается положительно, а другой — отрицательно.

В результате работа над единичным электрическим зарядом характеризуется как электродвижущая сила. Электродвижущая сила используется в электромагнитном расходомере на основе закона Фарадея.

Электродвижущая сила, или ЭДС, представляет собой количество энергии, выделяемой батареей или элементом на кулон (Q) проходящего через него заряда. Когда по цепи не протекает ток, величина ЭДС равна V (разность потенциалов) на клеммах ячейки. Возможны отрицательные электродвижущие силы. Рассмотрим, где индуктор генерирует ЭДС, противодействующую входящей мощности. Затем создаваемая ЭДС интерпретируется как неблагоприятная, поскольку направление потока противоположно реальной мощности. В результате электродвижущая сила может быть отрицательной.

Обзор:

Электродвижущая сила элемента, также известная как электродвижущая сила элемента, представляет собой максимальную разность потенциалов между двумя электродами элемента. Он также известен как результирующее напряжение между окислительной и восстановительной половинами реакции. ЭДС элемента в основном используется для определения того, является ли гальванический элемент гальваническим.

Электрохимический элемент представляет собой устройство, использующее химическую реакцию для выработки электроэнергии. По сути, это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую. Для работы электрохимической ячейки требуется химическая реакция, включающая обмен электронами. Такие реакции называются окислительно-восстановительными реакциями.

Напряжение ячейки определяет его. Независимо от размера ячейки, определенный тип ячейки генерирует одинаковое напряжение. При идеальных рабочих условиях единственное, что зависит от напряжения ячейки, — это химический состав ячейки.

Обычно напряжение ячейки отклоняется от этого идеального значения из-за различных факторов, таких как разница температур, изменение концентрации и т.д. Уравнение Нернста, разработанное Вальтером Нернстом, может рассчитать значение ЭДС данной ячейки, если известен стандартный потенциал ячейки.

ЭДС рассчитывается с использованием двух основных уравнений. Основное определение — это количество джоулей энергии, получаемых каждым кулоном заряда при прохождении через ячейку.

ε=E/Q

Если мы знаем количество заряда, прошедшего через клетку, и полученную энергию.

Это самый простой метод расчета ЭДС. Вместо этого мы можем использовать определение, более похожее на закон Ома, а именно V = IR. Таким образом, формула выглядит следующим образом:

ε=I(R+r)

ε=IR+Ir ε =V+Ir

Это показывает, что мы можем рассчитать ЭДС, зная напряжение на клеммах, протекающий ток и внутреннюю сопротивление.

Разность потенциалов и ЭДС клетки

ЭДС – это количество энергии (любой формы), преобразованной в энергию (электрическую) на кулон заряда. Напротив, разность потенциалов представляет собой количество энергии (электрической), преобразованной в другие формы энергии на кулон заряда. К источникам ЭДС относятся элементы, солнечные элементы, батареи, генераторы, термопары, динамо-машины и т. д.

Разность потенциалов на клеммах в ячейке

Напряжение на клеммах — это разность потенциалов между клеммами при включении цепи. С другой стороны, ЭДС — это самая высокая разность потенциалов, которую может производить ячейка или генератор, когда через них не протекает ток. Когда напряжение на клеммах измеряется с помощью вольтметра, электродвижущая сила рассчитывается с помощью потенциометра.

Из-за падения потенциала, вызванного током, проходящим через внутреннее сопротивление элемента, напряжение на клеммах всегда ниже, чем ЭДС. Напряжение на клеммах не сохраняет постоянства, но ЭДС является характеристической константой ячейки. Конечная разность потенциалов клетки — это разность потенциалов между двумя ее электродами в замкнутой цепи.

При потреблении тока от элемента разность потенциалов на клеммах меньше ЭДС элемента (т. е. при разрядке элемента), при протекании тока внутреннее сопротивление r источника напряжения влияет на выходное напряжение.

Напряжение V на выводе устройства определяется выражением V = ЭДС Ir, где I — электрический ток, положительный при протекании от положительного вывода источника напряжения.

Разница между потенциалом ячейки и ЭДС:

Электродвижущая сила (ЭДС)	Разница потенциалов
ЭДС обозначает энергию, отдаваемую ячейкой единице заряда.	Энергия, рассеиваемая при прохождении единичного заряда через компоненты, представляет собой разность потенциалов.
Причина — э.д.с.	Эффект — разность потенциалов.
Даже когда через батарею не проходит ток, ЭДС присутствует.	В отсутствие тока разность потенциалов на проводнике равна нулю.
Никогда не меньше разности потенциалов.	Никогда не меньше ЭДС.
Передает ток как внутри, так и вне ячейки.	Разность потенциалов при передаче тока между двумя точками в ячейке.

Связь между ЭДС внутреннего сопротивления и конечной разностью потенциалов элемента:

Все источники напряжения имеют два основных компонента: внутреннее сопротивление r и источник электрической энергии с характеристикой электродвижущей силы (ЭДС). Итак, ЭДС — это разность потенциалов между источником, когда через него не протекает ток, и когда через него протекает ток. С другой стороны, внутреннее сопротивление r источника напряжения влияет на выходное напряжение, когда через него проходит ток. Из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении устройства напряжение на клеммах батареи меньше, чем электродвижущая сила (ЭДС), когда она разряжается. Если ток течет «назад» от положительного к отрицательному полюсу в батарее, напряжение на клеммах можно оценить, используя ЭДС батареи и падение напряжения на внутреннем сопротивлении.

Пусть E — ЭДС, а V — напряжение на клеммах. При нагрузке R, протекающем токе I и внутреннем сопротивлении r уравнение можно записать в виде –

I=E/R+r

Разность потенциалов между напряжениями на клеммах вычисляется следующим образом:

V=I.R

=ER/R+r

Читайте также: Важная тема физики: потенциометр

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

В чем разница между напряжением и разностью потенциалов?

Электрический потенциал V положения в электрическом поле таков, что электрическая потенциальная энергия, необходимая для помещения частицы с зарядом q в это положение, является произведением заряда частицы q и потенциала положения V(t).

Что означает, если две точки имеют разность потенциалов 1 В?

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 В, если для переноса заряда в 1 Кл из одной точки в другую необходимо совершить работу в 1 Дж.

Что означает ЭДС батареи и какова связь между ЭДС и напряжением?

Электродвижущая сила — это количество работы, выполненной при преобразовании (или преобразовании) энергии, и количество электричества, прошедшего через источник электричества или генератор. Электродвижущая сила измеряется в вольтах (ЭДС). Напряжение источника не равно ЭДС источника. Напряжение определяется как разность потенциалов между потенциалами двух электродов батареи при любых условиях. ЭДС — важная тема в физике, потому что она связана с более сложными темами и их приложениями.

Элементы ЭДС Внутреннее сопротивление

 

Связанное содержимое

Мощность, напряжение и уравнение ЭДС двигателя постоянного тока

Содержание

Уравнение ЭДС двигателя постоянного тока

Основное уравнение ЭДС двигателя постоянного тока приведено ниже.

Eb = PΦNZ / 60A

Где;

• P количество полюсов
• Ф — поток на полюс
• N — скорость двигателя в (об/мин)
• Z Количество проводников
• A — Количество параллельных путей

В окончательно спроектированном двигателе количество полюсов «P», проводников «Z» и параллельных путей «A» фиксированы, поэтому следующие количества и параметры остаются постоянными.

Eb ∝ ΦN

Eb = kΦN        …..        (1)

Где k – константа пропорциональности

Уравнение напряжения двигателя постоянного тока0054

Входное напряжение, подаваемое на якорь двигателя, выполняет следующие две задачи:

• Управляет индуцированной противо-ЭДС «E _b » двигателя.
• Обеспечивает подачу питания на омический I _и R _и .

, т.е.

V = E _B + I _A R _A … .. (1)

, где

• E _B = Back M.M. M.M. M.M.
  • E _B = Back M.M. M.M. M.M.
    • E _B = назад.
    • I _а R _а    = ток якоря X сопротивление якоря

    Приведенное выше соотношение известно как «Уравнение напряжения двигателя постоянного тока».

    Уравнение мощности двигателя постоянного тока

    Умножив обе части уравнения напряжения (1) на I _a , мы получим следующее уравнение мощности двигателя постоянного тока.

    VI _A = E _B I _A + I _A ² R _A … (2)

    , где,

    9 … (2)

    , где,

    99 9.0226
  • VI _a  =  Вход Источник питания (ввод якоря)
  • E _b I _a = Механическая мощность, развиваемая в якоре (мощность якоря)
  • I _a ² R _a =  Потери мощности в якоре (потери в меди (Cu))

  Похожие сообщения:

  • Пускатель двигателя – Типы пускателя двигателя и методы пуска двигателя
  • Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
  • Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT
  Shunt Motor:
  Voltage Equation of Shunt Motor:

  V = E _b  + I _a x R _a

  Where

  • V is the terminal voltage
  • E _b  — противоэ. д.с. индукции
  • I _a ток якоря
  • R _a — сопротивление якоря
  Ток поля шунта:

  I _ш = V / R _ш

  Где

  • I _{ток 9 ш}
  • Р _ш — шунт полевое сопротивление
  Индуцированная задняя ЭМФ:

  , индуцированное якорой, индуцированное напряжение E _B пропорционально скорости и дается:

  E _B = K _F a _B = K _F a _B = K _F a

  B = K _F a

  B = K _F a _.0003

  • K _f  — константа, основанная на конструкции машин
  .
  • Φ — магнитный поток
  • ω — угловая скорость
  Максимальное условие мощности:

  Выходная механическая мощность шунтирующего двигателя постоянного тока максимальна, когда противоэ. д.с.

  E _b  = В/2

  Крутящий момент и скорость:

  
  И
  
  Где

  • N = скорость двигателя в об/мин
  • P = количество полюсов
  • Z = количество проводников якоря
  • A = количество параллельных путей якоря

  Похожие сообщения:

  • Уравнение ЭДС трансформатора
  • Уравнение ЭДС генератора переменного тока и переменного тока
  Регулирование скорости:

  Это выражение, выраженное в процентах, которое показывает изменение скорости двигателя при изменении нагрузки.

  
  Где

  • N _nl  = Скорость двигателя без нагрузки
  • N _fl  = Скорость двигателя при полной нагрузке
  Вход и выходная мощность:

  P _в = VI _A

  P _OUT = T

  77.

  929277. 9023

  929277. 9023

  92927. 9023

  7. 7

  7. 9023

  7. 7

  . 9023

  77.

  77.

  77.

  77.

  9000. _.

• Ia = ток якоря
• T = крутящий момент двигателя
• ω = скорость двигателя

Похожие сообщения:

• Серводвигатель – типы, конструкция, работа, управление и применение
• Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) – конструкция, принцип работы и применение
Шаговый двигатель
• – типы, конструкция, работа и применение

Серия Двигатель:

Уравнение напряжения серии Двигатель:

В = E _a + I _a R a 5 I 8 +  0259 R _SE

V = E _A + I _A (R _A + R _SE ) ENMELS _{ENDARIDELE AR} 7 ARA _{AR 7 AR}

AR 7 AR 7 AR

AR

AR

.

I _a ток якоря

R _a — сопротивление якоря

R _se  – это серийное сопротивление поля

.

Индуктивное напряжение и крутящий момент якоря:

Индуктивное напряжение якоря E _a пропорционален скорости и току якоря, тогда как крутящий момент T _a последовательного двигателя прямо пропорционален квадрату тока якоря и определяется как:

E _a = k _f ΦωI _A

T _A = K _F φ I _A ²

, где

• K F
  .
• Φ — магнитный поток
• ω — угловая скорость

Speed ​​of Series Motor:

Input & Output Power

The input power of a series motor is given by:

P _in  = VI _a

The выходная мощность определяется как

P _out  = ωT

Связанные сообщения:

• Привод переменного тока – работа и типы электрических приводов и ЧРП
• Привод постоянного тока – работа и типы приводов постоянного тока

Efficiency Of DC Motor:

The different motor efficiencies can be found by the following formulas and equations

Electrical Efficiency:

η _e  =  Converted power in armature / Input electrical Power

Механический КПД:

η _м  = преобразованная мощность в якоре / выходная механическая мощность

Общая эффективность:

η = Выходная механическая мощность / входная электрическая мощность
η = (Входная мощность — общие потери) / Входная мощность

, где

• P _Out 9 IS. Aplecation POWER _{8. POWER 8. POWER 8. POWER .}
• P _a   – потери в меди в якоре
• P _f  является потерями меди в полевых условиях
• P _k  постоянные потери, содержащие потери в сердечнике  и  механические потери

Связанные формулы и уравнения Посты:

• Типы электродвигателей – классификация двигателей переменного, постоянного тока и специальных двигателей
• Применение электродвигателей
• Машина постоянного тока – конструкция, работа, типы и применение
• Однофазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение
• Трехфазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение
• Асинхронный двигатель и линейные асинхронные двигатели Формулы и уравнения
• Трансформаторные формулы и уравнения
• Основные формулы и уравнения электротехники
• Формулы основных электрических величин
• Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока
• Формулы и уравнения в области электротехники и электроники
• Символы электродвигателей

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Вопрос Видео: Определение ЭДС батареи

Стенограмма видео

Цепь питается от батареи с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Цепь имеет сопротивление 3,5 Ом, а внутреннее сопротивление батареи равно 0,65 Ом. Чему равна электродвижущая сила батареи? Дайте ответ с точностью до одного десятичного знака.

Поскольку в этом вопросе речь идет о электрической цепи, лучше всего начать с рисования принципиальной схемы. Нам говорят, что эта схема питается от батареи. Итак, мы начнем с символа цепи для батареи. Вопрос говорит нам, что эта батарея питает цепь и что эта цепь имеет сопротивление 3,5 Ом. На самом деле нам не говорят ни о каких компонентах этой схемы. Однако, поскольку мы знаем его сопротивление, мы можем представить его на нашей принципиальной схеме только с одним резистором 3,5 Ом.

Оглядываясь назад на вопрос, нам также говорят, что напряжение на клеммах батареи составляет 2,5 вольта. На этом этапе нам нужно вспомнить, что напряжение на клеммах батареи — это разность потенциалов между ее положительной и отрицательной клеммами, когда она подключена к цепи и идет заряд. Таким образом, в этом случае напряжение на клеммах нашей батареи представляет собой разность потенциалов между двумя точками, расположенными по обе стороны от батареи. Последняя часть информации, которую нам дают в этом вопросе, заключается в том, что батарея имеет внутреннее сопротивление 0,65 Ом. Теперь, чтобы использовать эту информацию, нам нужно немного вспомнить о том, как работают батареи.

Мы можем вспомнить, что роль батареи в цепи заключается в обеспечении разности потенциалов. В этом смысле батарея очень похожа на ячейку, которая, как мы видим, имеет очень похожий символ цепи. Теперь мы постоянно используем ячейки, когда рисуем схемы и говорим о том, как работают схемы. Однако обычно, когда мы говорим о клетке, мы говорим об идеальной версии клетки. Это означает, что мы предполагаем, что единственное, что делает ячейка в цепи, — это создает разность потенциалов. Это означает, что обычно мы работаем, исходя из предположения, что у клетки нет никакого сопротивления. И это значительно упрощает жизнь, когда мы пытаемся рассчитать, как ведут себя схемы.

Однако батарейки бывают разные. И обычно, когда мы говорим о батареях, мы говорим о настоящих батареях. В реальной жизни батарея обеспечивает разность потенциалов. Однако у него также есть некоторое сопротивление просто потому, что материалы, из которых мы делаем батареи, не являются идеальными проводниками. Это сопротивление называется внутренним сопротивлением батареи. И это имеет некоторые важные последствия для того, как батарея ведет себя в цепи.

Итак, всякий раз, когда мы встречаем эту фразу, внутреннее сопротивление, мы должны помнить, что мы имеем дело не с идеальным элементом или идеальной батареей, которая не имеет никакого сопротивления. Мы говорим о настоящей батарее, которая имеет некоторое сопротивление. Чтобы учесть это сопротивление, может быть полезно пояснить его на нашей принципиальной схеме. И один из способов сделать это — изобразить батарею на нашей принципиальной схеме так, как если бы она была идеальной ячейкой, последовательно соединенной с постоянным резистором.

На самом деле батарея с некоторым внутренним сопротивлением в точности эквивалентна идеальной ячейке, подключенной к постоянному резистору, где разность потенциалов этой ячейки равна электродвижущей силе батареи, обозначаемой греческой буквой 𝜀. А сопротивление этого резистора равно внутреннему сопротивлению аккумулятора, которое принято обозначать строчной буквой 𝑟. И в этот момент может быть полезно просто напомнить себе, что, хотя электродвижущая сила имеет силу в названии, на самом деле это просто разность потенциалов, а не сила. Мы могли бы определить электродвижущую силу как разность потенциалов на аккумуляторе, когда заряд не течет. Другими словами, это разность потенциалов, которую мы измеряем на клеммах батареи, когда она не подключена к цепи.

На самом деле мы обнаруживаем, что как только батарея подключается к цепи и начинает течь заряд, разность потенциалов, которую мы измеряем на ее клеммах, уменьшается. Этот эффект обусловлен внутренним сопротивлением батареи. Это приводит к уменьшению общей величины разности потенциалов, которая может быть подана в цепь батареей. Мы называем это уменьшение разности потенциалов потерянными вольтами батареи. Все это мы можем выразить с помощью простого уравнения. 𝑉 𝑇, то есть напряжение на клеммах батареи, измеренное, когда она подключена к цепи и идет заряд, равно 𝜀, электродвижущей силе батареи, минус 𝑉 𝐿, потерянные вольты батареи.

Таким образом, разность потенциалов между клеммами батареи, когда она подключена к цепи, другими словами, величина разности потенциалов, которую батарея подает в цепь, равна электродвижущей силе за вычетом некоторой величины разности потенциалов, которая теряется из-за к его внутреннему сопротивлению.

Теперь в этом вопросе нас попросили найти электродвижущую силу 𝜀. Итак, давайте изменим это уравнение, чтобы сделать 𝜀 субъектом. Если мы добавим 𝑉 𝐿 к обеим частям уравнения, то мы увидим в правой части уравнения минус 𝑉 𝐿 плюс 𝑉 𝐿. Таким образом, эти два термина сокращаются, оставляя нам это выражение. Поменяв местами левую и правую части, мы получим 𝜀 равно 𝑉 𝐿 плюс 𝑉 𝑇.

Теперь, в этом вопросе, нам фактически дали напряжение на клеммах 𝑉 𝑇. В вопросе нам сказали, что это 2,5 вольта. Итак, чтобы найти 𝜀, нам нужно отработать потерянные вольты 𝑉 𝐿. Теперь, как мы уже сказали, потерянные вольты — это уменьшение разности потенциалов, обеспечиваемой аккумулятором из-за его внутреннего сопротивления. Чтобы помочь нам понять это, вспомните, что мы сказали, что батарея эквивалентна идеальной ячейке, подключенной к резистору. Таким образом, мы можем представить, что внутри любой батареи есть элемент, который обеспечивает определенную разность потенциалов, известную как электродвижущая сила, и резистор, который противодействует току и уменьшает разность потенциалов, которую мы измеряем на клеммах батареи. Мы можем думать об этом резисторе как о потребляющем часть напряжения.

Итак, если мы хотим узнать величину разности потенциалов, которая используется на этом резисторе, мы на самом деле просто ищем разность потенциалов на этом резисторе. И мы можем найти это, используя закон Ома. Это говорит нам о том, что разность потенциалов 𝑉 на компоненте равна току 𝐼 в этом компоненте, умноженному на сопротивление 𝑅 этого компонента. Мы можем применить закон Ома к резистору, который мы используем для представления внутреннего сопротивления батареи. При этом мы можем сказать, что разность потенциалов на этом резисторе — это потерянные вольты 𝑉 𝐿 — равна току в этом резисторе — поскольку мы не знаем, что это такое, мы можем просто назвать его 𝐼 — умноженным на его сопротивление , которое представляет собой внутреннее сопротивление батареи, обозначенное строчной буквой 𝑟.

В этот момент мы столкнулись с другой проблемой. Нам в вопросе говорят, что внутреннее сопротивление аккумулятора 0,65 Ом. Однако мы не знаем, какой ток в батарее. Мы можем заметить, что схема, с которой мы имеем дело, представляет собой единую петлю с последовательно соединенными компонентами. Это означает, что ток в цепи, который мы можем пропустить в обычном направлении от положительного к отрицательному, должен быть одинаковым в каждой точке цепи. Таким образом, ток в батарее такой же, как и ток в остальной части цепи, которая представлена ​​этим резистором на 3,5 Ом.

Мы можем рассчитать ток, применив к этому резистору закон Ома. Это потому, что мы знаем его сопротивление и потому что он подключен непосредственно к батарее с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Мы знаем, что разность потенциалов на этом резисторе должна быть 2,5 вольта. Поскольку мы знаем эти две переменные, мы можем найти текущий 𝐼. Итак, давайте начнем с того, что сделаем 𝐼 предметом этого уравнения. Разделение обеих частей уравнения на 𝑅 дает нам 𝑉 над 𝑅 равно 𝐼. А затем, поменяв местами левую и правую части уравнения, мы получим 𝐼 равно 𝑉 над 𝑅.

Теперь, как мы уже заметили, напряжение на этом резисторе просто равно напряжению на клеммах батареи. Таким образом, мы можем представить это 𝑉 𝑇. А 𝑅 в этом уравнении — это просто сопротивление резистора. Обратите внимание, что здесь мы не используем внутреннее сопротивление батареи, поскольку на данный момент мы не рассматриваем то, что происходит внутри батареи. Мы просто применяем закон Ома к резистору 3,5 Ом на нашей принципиальной схеме.

В вопросе нам сказали, что напряжение на клеммах 2,5 вольта. И нам говорят, что схема, которую мы представляем с помощью этого резистора, имеет сопротивление 3,5 Ом. Обратите внимание: поскольку обе эти величины представлены в единицах СИ, нам не нужно выполнять какие-либо преобразования единиц измерения. Наш ответ будет просто дан с использованием единицы СИ для тока. С помощью калькулятора 2,5 разделить на 3,5 равно 0,714 и так далее. А единицей СИ для силы тока является ампер или ампер.

Итак, мы нашли ток в этой части цепи. А поскольку вся цепь представляет собой однорядный контур, мы знаем, что этот ток такой же, как и ток внутри батареи. Таким образом, мы можем подставить это значение тока в уравнение, которое мы написали для потерянных вольт. При этом у нас есть 0,714 ампера, умноженные на внутреннее сопротивление батареи, которое, как нам говорят, составляет 0,65 Ом. Опять же, обе эти величины даны в единицах СИ, что означает, что нам не нужно делать какие-либо преобразования единиц измерения. Вычисление этого выражения с помощью калькулятора дает нам значение 0,464 и еще несколько знаков после запятой. И это дано в единицах СИ для разности потенциалов, вольт.

Итак, мы нашли потерянные вольты батареи. Мы можем сказать, что из-за своего внутреннего сопротивления батарея теряет 0,464 вольта разности потенциалов, когда она подключена к этой цепи, и это оставляет ее с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Теперь мы готовы рассчитать электродвижущую силу батареи, просто подставив эти два значения в это уравнение. Итак, 𝜀 равно 0,464 вольта плюс 2,5 вольта. И сложение обоих этих значений вместе говорит нам, что электродвижущая сила батареи равна 2,9.64 вольта. Последнее, что нужно сделать, это просто округлить наш ответ до одного знака после запятой. А 2,964 вольта с точностью до одного десятичного знака — это 3,0 вольта.

Итак, мы подсчитали, что если цепь с сопротивлением 3,5 Ом питается от батареи с напряжением на клеммах 2,5 Вольта и внутренним сопротивлением 0,65 Ом, то ЭДС батареи должна быть 3,0 Вольта.

Вывод уравнения ЭДС генератора постоянного тока

Уравнение ЭДС генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Когда мы подаем постоянное напряжение на якорь двигателя постоянного тока, возникает противо-ЭДС или противо-ЭДС. Полярность противоЭДС прямо противоположна приложенному напряжению постоянного тока. Следовательно, обратная ЭДС противодействует приложенному напряжению якоря. Обратная ЭДС ограничивает ток якоря в двигателе постоянного тока. В случае с генератором, когда мы вращаем вал генератора под действием магнитного поля, в якоре генератора постоянного тока возникает ЭДС. Генерируемое напряжение называется генерируемой ЭДС или напряжением якоря. Вывод уравнения ЭДС генератора и двигателя постоянного тока будет обсуждаться в следующем разделе этой статьи.

Принцип работы двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока одинаков, и причина ЭДС, генерируемой в обоих машинах, одна и та же — вращение и магнитное поле. Следовательно, выражение для обеих операций — генерация постоянного тока и двигатель постоянного тока — одинаково. Эта же формула применима для генерации ЭДС генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока. Обозначим противо-ЭДС двигателя постоянного тока E _b и ЭДС якоря генератора постоянного тока E _g.

Вывод уравнения ЭДС генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Let,

• P — количество полюсов в машине
• ϕ — поток на полюс в Вебере.
• Z – Общее количество проводников якоря = Количество пазов x Количество проводников/паз
• N – Число оборотов якоря в минуту (об/мин).
• А  – количество параллельных дорожек в обмотке якоря.
• Eg – ЭДС, индуцированная на любом параллельном пути в якоре

Расчет для ЭДС индуцирования одного проводника якоря машины постоянного тока

Найдем генерируемую ЭДС в любом из параллельных путей.

Общий поток в машине = количество полюсов x flux/pole
= p x ϕ = pϕ veber ——— (1)

Для N Революции требуется — 1 минута = 60 секунд
Поэтому это требуется, это требуется. 1 оборот в = 60/N секунд
Время, необходимое для совершения одного оборота = 60/N секунд ——(2) 

Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индукции в катушке равна скорости изменения потокосцепление к катушке.

Средний сгенерированный EMF/проводник

= Dϕ/DT
= общий поток/время, принятое в одной революции
= Pϕ/(60/n)
= ϕpn/60 ———— (3)

.

Средняя генерируемая ЭДС/проводник = ϕPN/60    ——(4)

Обмотка якоря генератора бывает двух типов.

• Simplex с волнообразной намоткой
• Simplex с намоткой внахлест

Для симплексного генератора с волновой обмоткой

Количество параллельных путей = 2
Количество проводников (последовательно) с одним путем = Z/2
Генерируемая ЭДС/ Путь = ϕPN/60 x Z/2 = ϕZPN/ 120

Средний сгенерированный/ проводник EMF (для Simplex Wave Rate) = ϕzpn/ 120-(5)

Для простого волнового генератора 9007 Номер пастора из пастора. Количество проводников (последовательно) с одной дорожкой =Z/P
Генерируемая ЭДС/путь = ϕPN/60 x Z/P = ϕZN/60

общее, Вывод уравнения ЭДС для генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Eg= ЭДС, генерируемая в одном параллельном пути x Количество параллельных путей —(7)

ЭДС, генерируемая в одном параллельном пути, =     ϕPN/60   (из уравнения-4) —-(8)
Номер параллельного пути                      =     Z/ A                       ——————(9)

Подставляя значения уравнений (8) и (9) в уравнение (7), получаем Volts ———————— (10)

Средняя генерируемая ЭДС/проводник (для симплексной обмотки внахлестку) = ϕZN/60    –(6)

Уравнение EMF генератора DC, E G = ϕZN /60 x P /A VOLTS

. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭМФ. для двигателей постоянного тока. ЭДС зависит от скорости и потока. Генерируемая ЭДС изменяется с изменением скорости изменения потока.

Уравнение ЭДС двигателя постоянного тока, E b  = ϕZN /60  x P/A  Вольт

Eb – противо-ЭДС двигателя, индуцируемая в якоре.

Решенные задачи по уравнению ЭДС генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Задача-1

30 проводников. Какое напряжение будет генерироваться в машине при частоте вращения 1500 об/мин, если предположить, что поток на полюс равен 8,0 мВб?

E _G = ϕzn /60 x p /a Volts

ϕ = 8 x 10 ^{-3 _Weber} Z = 61 x 30 = 1830, A = 1111 = 4, 61 x 30 = 1830, A = 11111111111 гг. (Для волнового генератора A=2)
N = 1500 об/мин.
E _г  = ϕZN /60  x P/A
         = (8 X 10 ^-3 X 1830 X 1500) X 4/2
= (8 X 10 ^-3 X 1830)/ 60 X 15 2
E _g      = 732 Вольта

Задача-2

8-полюсный разъем постоянного тока. шунтирующий генератор с 798 волносвязанными проводниками якоря и работающий на 500 об/мин. подает нагрузку с сопротивлением 12,5 Ом   при напряжении на клеммах 250 В. Сопротивление якоря составляет 0,25 Ом  , а сопротивление возбуждения составляет 250 Ом . Найти ток якоря, ЭДС индукции. и поток на полюс.

P=8
Z = 798
N=500
R _a = 0,25 Ом
R _f   = 250 Ом
В _T = 250 В
R _L = 12,5 Ом
I _a   = ?
E _г = ?
φ = ?

Ток нагрузки I _L = V _T / R _L = 250 / 12,5 = 20 A

Напряжение на катушке возбуждения = 250 Вольт /250 = 1 A

I _a = I _f +I _{L
Ia = 1 +20 = 21 A
Armature Current, Ia =  21 A}

Generated EMF, E _g = I _a R _a +V _{T
Eg = 21 X 0. 25 + 250
= 5.25 +250
= 255.25 Volts
Сгенерированный EMF, например, 255,25 вольт}

Сгенерированный EMF,

E _G = ϕzn /60 x (P /A)
255.25 = ϕ x 798 x 500 /60 x (4/2)
255,25 = ϕ x 798 x 500 /60 x (4/2)
255,25 = ϕ x 798 x 500/60 x (8/2) = ϕ x 26600
ϕ x 26600 = 255,25
ϕ = 255,25 / 26600 = 9,59MWB
ϕ = 9,59 MWB

Связанные посты

• Уравнение крутящего момента DC- его деривация
• Что представляет собой крутой вал мотор DC? сообщения:

  Пожалуйста, подпишитесь на нас и поставьте лайк:

  Узнать о напряжении на клеммах | Chegg.com

  Терминальное напряжение Определение

  Терминальное напряжение — это напряжение или разность потенциалов, возникающая на клеммах цепи или любых связанных электрических устройств, таких как генератор или элемент. Разность потенциалов, возникающая в цепи, меньше, чем электромагнитная сила батареи или элемента для указанного случая. Напряжение на клеммах измеряется с помощью вольтметра. Напряжение на клеммах измеряется в вольтах.

  Обзор напряжения на клеммах

  Напряжение на клеммах равно электродвижущей силе (ЭДС) батареи, когда ток не потребляется от батареи. Напряжение на клеммах цепи или устройства должно поддерживаться постоянный. Устройство будет повреждено, если напряжение на клеммах нестабильно. Изменение напряжения на клеммах основано на изменении тока и сопротивления в цепи. Падение разности потенциалов и внутреннее сопротивление являются причиной того, что напряжение на клеммах меньше, чем ЭДС. ЭДС измеряется в вольтах.

  Есть вопрос по этой теме?

  Что вы узнаете:

  • Определение напряжения на клеммах
  • Обзор напряжения на клеммах
  • Формула напряжения на клеммах
  • Напряжение на клеммах в генераторах
  • Напряжение на клеммах при разомкнутой цепи и условиях короткого замыкания

  7 Практический вопрос

  Формула терминального напряжения

  Конечная скорость представляет собой отношение между электродвижущей силой элемента, током в цепи и сопротивлением в цепи. Формула для конечной скорости такова, а единицей измерения являются вольты.

  ·  В — напряжение на клеммах.

  ·  ЭДС батареи, измеряемая в вольтах.

  · «i» используется для обозначения тока, измеряемого в амперах.

  · «r» — внутреннее сопротивление, измеренное в омах.

  Напряжение на клеммах зависит только от тока, протекающего по цепи, и сопротивления в цепи. Напряжение на клеммах меньше, когда ток, протекающий через цепь, больше. Напряжение на клеммах больше, когда сопротивление в цепи меньше.

  Закон Ома, ток и сопротивление в цепи прямо пропорциональны напряжению в той же цепи.

  В=IRV=IRV=IR

  В – напряжение. Я действующий. R — сопротивление в цепи. По закону Ома сила тока равна соотношение между напряжением и сопротивлением. Формула тока изменяется, когда в цепь добавляется сопротивление нагрузки.

   

  Напряжение на клеммах генераторов

  Напряжение на клеммах и нагрузка связаны друг с другом. Напряжение на клеммах равно нулю, когда в электрической цепи нет нагрузки. Причина, по которой напряжение на клеммах равно нулю, заключается в том, что электрический ток не протекает через цепь, когда в цепь генератора постоянного тока с последовательной обмоткой не подается нагрузка.

  В генераторе постоянного тока с независимым возбуждением напряжение на клеммах остается постоянным. В генераторах постоянного тока с параллельной обмоткой напряжение на клеммах уменьшается с увеличением нагрузки. Ток нагрузки в цепи также уменьшается в определенном состоянии с уменьшением напряжения на клеммах.

  В генераторах постоянного тока со сложной обмоткой напряжение на клеммах остается постоянным. Причина постоянного напряжения на клеммах заключается в том, что напряжение на клеммах уменьшается с увеличение нагрузки в цепи. Снижение напряжения компенсируется повышением напряжения. Напряжение на клеммах этих генераторов можно изменить, изменив входной ток.

  Соотношение между напряжением на клеммах и током нагрузки для генератора постоянного тока с последовательной обмоткой, генератора постоянного тока с независимым возбуждением, генератора постоянного тока с параллельной обмоткой и генератора постоянного тока со смешанной обмоткой поясняется с помощью графика. Данный график обозначается как характеристическая кривая для генераторов постоянного тока. Эта диаграмма помогает нам легко понять концепцию.

  На графике кривая OC представляет генератор постоянного тока с последовательной обмоткой, AB представляет генератор постоянного тока с независимым возбуждением, DE представляет генератор постоянного тока с параллельной обмоткой, FG представляет генератор постоянного тока со смешанной обмоткой, а HI представляет характеристики генератора постоянного тока при ток нагрузки равен нулю.

  Напряжение на клеммах в разомкнутой цепи и состояние короткого замыкания

  В батарее или ячейке ЭДС и напряжение на клеммах равны при разомкнутой цепи. Если цепь разомкнута, то падения напряжения в цепи нет. То есть причина ЭДС и напряжения на клеммах равны.

  ЭДС и напряжение на клеммах в разомкнутой цепи всегда больше, чем ЭДС и напряжение на клеммах в замкнутой цепи. Течение тока является причиной большей ЭДС и напряжение на клеммах в замкнутой цепи. Напряжение на клеммах батареи или элемента всегда больше, чем ЭДС при зарядке батареи.

  В таких условиях, как короткое замыкание, напряжение на клеммах батареи или элемента равно нулю. В условиях короткого замыкания ток течет по цепи. Причина в том, что поток сопротивления в цепи максимален, что приводит к нулевому напряжению на клеммах.

  Практический вопрос

  Теперь попробуйте сами и примените полученные знания к практическому вопросу ниже.

  Рассчитайте мощность, обеспечиваемую батареей с ЭДС 39 В и внутренним сопротивлением 3 Ом. Резистор 23 Ом подключен к двум клеммам батареи.

  
  DiagramNo description{\displaystyle{R}}

  =23 Ω

  {\displaystyle{\varepsilon}}

  =39 V

  {\displaystyle{r}}

  =3 Ω

  Выберите ответ

  выбор AA

  выбор BB

  на выбор CC

  на выбор DD

  Заинтересованы в том, чтобы попрактиковаться в подобных вопросах по терминальному напряжению?

  Практикуйтесь больше

  Продолжайте учиться

  Что изучать дальше на основе учебной программы колледжа

  Электрическая безопасностьПотенциал действияПараллельные резисторыИнтернейроныПоражение электрическим токомПоследовательные резисторыСопротивление нагрузкеСохранение электрического заряда

  Ток электричества и цепей постоянного тока

  *Пожалуйста, щелкните заголовок видео, чтобы воспроизвести видео, если видео не загружается должным образом.

  

  Ток — это скорость потока заряда через поперечное сечение точки проводника. I = Q / t     , I — ток (А), Q — заряд (Кл) и t — время (с).

  V = I R     , V — напряжение (В), I — ток (А), R — сопротивление (Ом).

  Обычный ток течет в направлении от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи (это общепринятое представление людей о направлении тока, но на самом деле это неверно).

  Электрон течет в направлении от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи (это действительно правильный взгляд на ток как на скорость потока электронов через цепь).

  Смотрите следующее видео, в котором рассматриваются формулы I = Q / t , V = IR , обычный ток и поток электронов.

  Электродвижущая сила

  Электродвижущая сила (Э. Д.С.) источника электрического тока – это общая работа, совершаемая источником электрического тока при перемещении единицы заряда по полной цепи.

  э.д.с. = Вт / Q   , W — работа, совершаемая источником электричества, Q — заряд.

  **Многих студентов не устраивает определение Э.Д.С. потому что это звучит абстрактно. ЭДС описывает источник электричества (например, аккумулятор). ЭДС также описывает, что существует определенный общий объем работы, выполняемой источником электричества (батареей) для перемещения единицы заряда (то есть 1 кулон заряда) по цепи.

  Используя здесь здравый смысл, мы можем понять, что заряды не волшебным образом движутся сами по себе по цепи без какой-либо работы, которая их перемещает. Батарея должна совершать работу, чтобы перемещать их по цепи. Таким образом, определение говорит об общей работе, выполненной электрическим источником (батареей) при движении (перемещении) единичного заряда по полной цепи.

  В итоге формула говорит и об определении. ЭДС = Вт / Q . W делится на Q, так как мы говорим о работе, выполненной на каждую единицу заряда.

  Например, предположим, что общая работа, выполненная (Вт) для возбуждения 2 Кл заряда, равна 20 Дж. Конечно, чтобы найти общую работу, затрачиваемую на возбуждение каждого 1 Кл заряда, мы примем ЭДС = Вт / Q = 20 Дж ÷

   2 Кл = 10 Дж/Кл и, следовательно, это означает, что требуется 10 Дж работы, чтобы передать каждый 1 Кл заряда по цепи. Это простая задача по математике для начальной школы. Не думайте слишком сложно. Таким образом Э.Д.С. = Вт / Q. 

  Разность потенциалов (В) между двумя точками компонента цепи — это количество электрической энергии, преобразованной в другие формы энергии на каждую единицу заряда, проходящую между двумя точками. V = W / Q    или V = E / Q   , 

  В — разность потенциалов (В), W — проделанная работа (Дж), E — количество электрической энергии, преобразованной в другие формы (Дж), Q — заряд (Кл).

  См. следующее видео, в котором показано объяснение этого определения.

  Сопротивление проводника представляет собой отношение разности потенциалов на нем к току, протекающему по нему. В), I ток (А).

  См. следующее видео, объясняющее определение сопротивления. Мы понимаем, что некоторые материалы, такие как нихром, имеют более высокое сопротивление, чем другие материалы, такие как медь. Эта простая идея сопротивления также является мерой способности материала сопротивляться протекающему через него току (или, точнее, потоку электронов через него). Для ответов уровня O используйте правильное определение, которое выражает сопротивление как отношение разности потенциалов к току.

  Сопротивление провода, зависящее от длины и площади поперечного сечения

  R = pl / A    , 
  R — сопротивление (Ом), p — удельное сопротивление провода, l — длина провода (м) , A — площадь поперечного сечения провода (м²)

  На основании приведенной выше формулы сопротивление прямо пропорционально длине, а сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения:
  1. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Например. удвоение длины удваивает сопротивление.

  2. Чем тоньше провод, тем больше сопротивление. Например. уменьшение вдвое радиуса провода увеличивает сопротивление в четыре раза.

  Если предположить, что в цепи есть три резистора, Общее сопротивление R = R1 + R2 + R3   ,  R1, R2 и R3 относится к трем различным резисторам.

  Кроме того, Общее напряжение (Э.Д.С.) = V1 + V2 + V3 ,     V1, V2 и V3 относится к разным разностям потенциалов на трех резисторах.

  Посмотрите следующее видео, в котором объясняется, как смотреть на сопротивление, ток, а также разность потенциалов в последовательной цепи.

  Предположим, что в цепи параллельно соединены два резистора. Чтобы найти общее сопротивление, мы используем следующую формулу:

  1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 и R2 – сопротивление двух разных резисторов.

  **Обратите внимание, что при использовании приведенной выше формулы следите за тем, чтобы левая часть уравнения была равна 1 / R , поэтому не забудьте инвертировать ответ, чтобы получить R. Некоторые учащиеся всегда проявляют невнимательность и забывают инвертировать свой ответ, чтобы получить R и так потерял ненужные отметки.

  Кроме того, Всего V = V1 = V2 , в этом случае V1 и V2 — это разности потенциалов на двух разных резисторах, а разность потенциалов абсолютно одинакова для источника электричества (батареи) и каждого из резисторов, когда они подключены параллельно.

  См. следующее видео по нахождению полного сопротивления при параллельном подключении, а также по нахождению тока в каждой ветви цепи при параллельном подключении. Обратите внимание, что два разных тока, протекающих через две ветви в этом параллельном расположении, в сумме равны току, протекающему через главную цепь.