Реактивное сопротивление катушки индуктивности (XL) и конденсатора (XC)

Реактивное сопротивление катушки индуктивности (XL) и конденсатора (XC)

20-09-2015

Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление переменному току, обусловленное передачей энергии магнитным полем в индуктивностях или электрическим полем в конденсаторах.

Элементы, обладающие реактивным сопротивлением, называют реактивными.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности

При протекании переменного тока I в катушке, магнитное поле создаёт в её витках ЭДС, которая препятствует изменению тока.
При увеличении тока, ЭДС отрицательна и препятствует нарастанию тока, при уменьшении — положительна и препятствует его убыванию, оказывая таким образом сопротивление изменению тока на протяжении всего периода.

В результате созданного противодействия, на выводах катушки индуктивности в противофазе формируется напряжение U, подавляющее ЭДС, равное ей по амплитуде и противоположное по знаку.

При прохождении тока через нуль, амплитуда ЭДС достигает максимального значения, что образует расхождение во времени тока и напряжения в 1/4 периода.

Если приложить к выводам катушки индуктивности напряжение U, ток не может начаться мгновенно по причине противодействия ЭДС, равного -U, поэтому ток в индуктивности всегда будет отставать от напряжения на угол 90°. Сдвиг при отстающем токе называют положительным.

Запишем выражение мгновенного значения напряжения u исходя из ЭДС (ε), которая пропорциональна индуктивности L и скорости изменения тока: u = -ε = L(di/dt).
Отсюда выразим синусоидальный ток .

Интегралом функции sin(t) будет -соs(t), либо равная ей функция sin(t-π/2).
Дифференциал dt функции sin(ωt) выйдет из под знака интеграла множителем 1/ω.
В результате получим выражение мгновенного значения тока со сдвигом от функции напряжения на угол π/2 (90°).
Для среднеквадратичных значений U и I в таком случае можно записать .

В итоге имеем зависимость синусоидального тока от напряжения согласно Закону Ома, где в знаменателе вместо R выражение ωL, которое и является реактивным сопротивлением:

Реактивное сопротивлениие индуктивностей называют индуктивным.

Реактивное сопротивление конденсатора

Электрический ток в конденсаторе представляет собой часть или совокупность процессов его заряда и разряда – накопления и отдачи энергии электрическим полем между его обкладками.

В цепи переменного тока, конденсатор будет заряжаться до определённого максимального значения, пока ток не сменит направление на противоположное. Следовательно, в моменты амплитудного значения напряжения на конденсаторе, ток в нём будет равен нулю. Таким образом, напряжение на конденсаторе и ток всегда будут иметь расхождение во времени в четверть периода.

В результате ток в цепи будет ограничен падением напряжения на конденсаторе, что создаёт реактивное сопротивление переменному току, обратно-пропорциональное скорости изменения тока (частоте) и ёмкости конденсатора.

Если приложить к конденсатору напряжение U, мгновенно начнётся ток от максимального значения, далее уменьшаясь до нуля. В это время напряжение на его выводах будет расти от нуля до максимума. Следовательно, напряжение на обкладках конденсатора по фазе отстаёт от тока на угол 90 °. Такой сдвиг фаз называют отрицательным.

Ток в конденсаторе является производной функцией его заряда i = dQ/dt = C(du/dt).
Производной от sin(t) будет cos(t) либо равная ей функция sin(t+π/2).
Тогда для синусоидального напряжения u = U_ampsin(ωt) запишем выражение мгновенного значения тока следующим образом:

i = U_ampωCsin(ωt+π/2).

Отсюда выразим соотношение среднеквадратичных значений .

Закон Ома подсказывает, что 1/ωC есть не что иное, как реактивное сопротивление для синусоидального тока:

Реактивное сопротивление конденсатора называют ёмкостным.

Предлагаем Вам рассмотреть непосредственно связанные с данным материалом статьи:
Что такое коэффициент мощности — Cos(φ)?

Богданов К.

Ю. — учебник по физике для 10 класса

§ 42. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ.

Сила тока в замкнутой цепи равна отношению электродвижущей силы к полному сопротивлению цепи.

Если свободные заряды перемещаются в электрической цепи по замкнутой траектории, то такую цепь называют полной или замкнутой. При этом на каждом из участков такой цепи работа электростатических сил переходит в тепловую, механическую или энергию химических связей (см. §41). Так как работа электростатических сил, перемещающих заряд по замкнутой траектории, всегда равна нулю (см. §37), то только силы электростатического поля не могут обеспечить постоянное движение зарядов по замкнутой траектории.

Чтобы электрический ток в замкнутой цепи не прекращался, необходимо включить в неё источник тока (см. рис. 42а), внутри которого перемещение свободных зарядов происходило бы не под действием электростатических сил, а при участии любых других сил, называемых сторонними. Например, в цепи на рис. 42а, свободные заряды, перемещаются от тела А к телу Б под действием электростатических сил, а сторонние силы источника питания заставляют их возвращаться обратно – от Б к

А.

Природа сторонних сил может быть разной. В гальванических элементах (батарейках и аккумуляторах), которые служат источниками постоянного тока, сторонние силы возникают в результате химических реакций между электродами и жидким электролитом. В генераторах переменного тока различных электростанций (гидроэлектростанций, тепловых и атомных) сторонние силы – это силы, действующие на свободные заряды, перемещающиеся в магнитном поле. В фотоэлементах сторонние силы возникают при действии света на электроны атомов, входящих в состав некоторых веществ.

Сторонние силы в источнике тока разделяют разноимённые электрические заряды друг от друга, совершая работу против электростатических (кулоновских сил).

Контакт (полюс) источника тока, где в результате действия сторонних сил накапливается положительный заряд, называют положительным, а противоположно заряженный полюс – отрицательным, обозначая их так, как изображено на рис. 42б. Очевидно, что чем больший заряд накопится на полюсе источника тока, тем больше работы совершили сторонние силы по разделению зарядов, т.к. работа против кулоновских сил прямо пропорциональна величине заряда. Поэтому  отношение работы, А_ст, сторонних сил, перемещающих заряд q внутри источника тока от отрицательного полюса к положительному, не зависит от величины заряда и служит характеристикой источника тока, называемой электродвижущей силой (ЭДС) источника, E :

Как и разность потенциалов, ЭДС в СИ измеряют в вольтах.

Сопротивление источника тока или внутреннее сопротивление тоже является его важной характеристикой. Внутренним сопротивлением гальванического элемента, например, является сопротивление электродов и электролита, находящегося между ними. Внешним участком замкнутой цепи называют её участок, подсоединённый снаружи к источнику тока (см. рис. 42а).

Чтобы определить, как зависит сила тока от ЭДС источника в цепи, изображённой на рис. 42а, нарисуем эквивалентную схему (см. рис. 42в), где R соответствует сопротивлению проводника между А и Б, (внешняя цепь), а r – внутреннему сопротивлению источника тока. Согласно закону Джоуля-Ленца работа  А_полн тока, протекающего по замкнутой цепи, за интервал времени t равна:

А

полн = I^2.R^.t + I^2.r^.t .                     (42.2)

Из закона сохранения энергии следует, что работа тока должна быть равна работе сторонних сил А_стор = E^. q = E^.It . Приравняв А_полн из (42.2) и А_стор , получаем следующее выражение для I:

которое называют законом Ома для полной цепи

.

Легко показать, что, если полная цепь содержит несколько последовательно соединённых источников тока, то для вычисления силы тока по формуле (42.3) следует вместо E взять алгебраическую сумму ЭДС всех этих источников, выбрав какое-нибудь направление обхода цепи, например, по часовой стрелке (рис. 42г). Если при таком обходе мы идём от положительного полюса источника тока к отрицательному, то ЭДС данного источника следует суммировать со знаком минус. 

Вопросы для повторения:

·        Чему равна ЭДС источника тока?

·        Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

 

Рис.

42. (а) – замкнутая цепь с источником тока; (б) — обозначение источника постоянного тока; (в) – к выводу закона Ома для полной цепи; (г) – закон Ома для полной цепи, содержащей несколько источников тока.

 

23.5 Электрические генераторы – Колледж физики

Глава 23 Электромагнитная индукция, цепи переменного тока и электрические технологии

Резюме

• Рассчитайте ЭДС, индуцируемую в генераторе.
• Рассчитайте пиковую ЭДС, которая может быть наведена в конкретной генераторной системе.

Электрические генераторы индуцируют ЭДС за счет вращения катушки в магнитном поле, как кратко описано в главе 23.1 ЭДС индукции и магнитный поток. Теперь мы рассмотрим генераторы более подробно. Рассмотрим следующий пример. 9{\circ}}[/latex]) за 15,0 мс. Круглая катушка из 200 витков имеет радиус 5,00 см и находится в однородном магнитном поле 1,25 Тл. Чему равна средняя ЭДС индукции?

Рис. 1. Когда катушка этого генератора поворачивается на четверть оборота, магнитный поток Φ изменяется от своего максимума до нуля, индуцируя ЭДС.

Стратегия

Мы используем закон индукции Фарадея, чтобы найти среднюю ЭДС, индуцированную за время [латекс]{\Delta t}[/латекс]:

[латекс]{\текст{ЭДС} = -N}[/латекс] [латекс]{\гидроразрыва{\Delta \phi}{\Delta t}}[/латекс]

Мы знаем, что [латекс]{ N = 200}[/latex] и [latex]{\Delta t = 15,0 \;\text{ms}}[/latex], поэтому мы должны определить изменение потока [latex]{\Delta \phi}[ /латекс], чтобы найти ЭДС.

Решение

Поскольку площадь петли и напряженность магнитного поля постоянны, мы видим, что

[латекс]{\Delta \phi = \Delta(BA \;\text{cos} \;\theta ) = AB \Delta(\text{cos} \;\theta)}[/latex] 9{-3} \;\text{s}}}[/latex] [латекс]{= 131 \;\text{V}}[/latex].

Обсуждение

Это практическое среднее значение, аналогичное напряжению 120 В, используемому в домашнем хозяйстве.

ЭДС, рассчитанная в примере 1, представляет собой среднее значение за одну четвертую оборота. Чему равна ЭДС в каждый момент времени? Оно изменяется в зависимости от угла между магнитным полем и перпендикуляром к катушке. Мы можем получить выражение для ЭДС как функции времени, рассматривая ЭДС движения на вращающейся прямоугольной катушке шириной [латекс]{w}[/латекс] и высотой [латекс]{ \ell}[/латекс] в однородном магнитное поле, как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Генератор с одной прямоугольной катушкой, вращающейся с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле, создает ЭДС, которая изменяется по синусоидальному закону во времени. Обратите внимание, что генератор похож на двигатель, за исключением того, что вал вращается для создания тока, а не наоборот.

Заряды в проводах петли испытывают магнитную силу, так как движутся в магнитном поле. На заряды в вертикальных проводах действуют силы, параллельные проводу, вызывающие токи. Но находящиеся в верхнем и нижнем сегментах ощущают силу, перпендикулярную проводу, которая не вызывает тока.

Таким образом, мы можем найти ЭДС индукции, рассматривая только боковые провода. ЭДС движения определяется как [латекс]{\текст{ЭДС} = B \ell v}[/латекс], где скорость [латекс]{v}[/латекс] перпендикулярна магнитному полю [латекс]{В }[/латекс]. Здесь скорость находится под углом [латекс]{\тета}[/латекс] с [латекс]{В}[/латекс], так что ее составляющая, перпендикулярная [латекс]{В}[/латекс], равна [латекс] {v \;\text{sin} \;\theta}[/latex] (см. рис. 2). Таким образом, в этом случае ЭДС, индуцированная с каждой стороны, равна [латекс]{ЭДС = B \ell v \;\text{sin} \theta}[/latex], и они имеют одинаковое направление. Суммарная ЭДС контура тогда равна 9.0005

[латекс] {\ текст {ЭДС} = 2B \ ell v \; \ текст {грех} \; \ тета} [/ латекс].

Это выражение верно, но оно не дает ЭДС как функцию времени. Чтобы найти зависимость ЭДС от времени, предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью [латекс] {\ омега} [/латекс]. Угол [латекс]{\тета}[/латекс] связан с угловой скоростью соотношением [латекс]{\тета = \омега т}[/латекс], так что

[латекс] {\ текст {ЭДС} = 2B \ ell v \; \ текст {грех} \ омега т}. [/латекс]

Теперь линейная скорость [латекс]{v}[/латекс] относится к угловой скорости [латекс]{\омега}[/латекс] соотношением [латекс]{v = r \омега}[/латекс]. Здесь [латекс]{r = w/2}[/латекс], так что [латекс]{v = (w/2) \omega}[/латекс], и

[латекс] {ЭДС = 2B \ ell} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {ш} {2}} [/ латекс] [латекс] {\ омега \; \ текст {грех} \ омега т = ( \ell w) B \omega \;\text{sin} \omega t}.[/latex]

Заметив, что площадь петли составляет [латекс]{A = \ell w}[/латекс], и учитывая [латекс]{N}[/латекс] петель, мы находим, что

[латекс] {ЭДС = NAB \omega \;\text{sin} \omega t}[/latex]

— ЭДС , индуцированная в генераторной катушке из [латекс]{N}[/латекс] витков и площади [латекс]{А}[/латекс], вращающейся с постоянной угловой скоростью [латекс]{\омега}[/ латекс] в однородном магнитном поле [латекс]{B}[/латекс]. Это также может быть выражено как

[латекс]{ЭДС = ЭДС_0 \;\текст{грех} \омега т},[/латекс]

где

[латекс]{emf_0=НАБ \омега}[/латекс]

это максимальная (пиковая) ЭДС . Обратите внимание, что частота колебаний равна [латекс]{f= \omega /2 \pi}[/latex] , а период равен [латекс]{T = 1/f=2 \pi / \omega}[ /латекс] . На рис. 3 показан график зависимости ЭДС от времени, и теперь кажется разумным, что переменное напряжение является синусоидальным.

Рис. 3. ЭДС генератора передается на лампочку с показанной системой колец и щеток. На графике показана зависимость ЭДС генератора от времени. ЭДС ₀ пиковая ЭДС. Период равен T = 1/ f = 2π/ω — частота. Обратите внимание, что буква E означает emf.

Тот факт, что пиковая ЭДС, [латекс]{ЭДС_0 = NAB \omega}[/латекс], имеет смысл. Чем больше количество катушек, тем больше их площадь, и чем сильнее поле, тем больше выходное напряжение. Интересно, что чем быстрее раскручивается генератор (больше [латекс][/латекс]), тем больше ЭДС. Это заметно на велосипедных генераторах, по крайней мере, на более дешевых. Один из авторов, будучи подростком, находил забавным ехать на велосипеде достаточно быстро, чтобы сжечь его фары, пока однажды темной ночью ему не пришлось ехать домой без света.

На рис. 4 показана схема, по которой можно сделать генератор для выработки импульсного постоянного тока. Более сложное расположение нескольких катушек и разъемных колец может обеспечить более плавный постоянный ток, хотя для создания постоянного тока без пульсаций обычно используются электронные, а не механические средства.

Рис. 4. Разъемные кольца , называемые коммутаторами, в этой конфигурации создают на выходе импульсную ЭДС постоянного тока.

Пример 2. Расчет максимальной ЭДС генератора

Вычислите максимальную ЭДС, [латекс]{эдс_0}[/латекс], генератора, рассмотренного в Примере 1.

Стратегия

Как только [латекс]{\омега}[/латекс], угловая скорость определена, [латекс]{эдс_0 = NAB \омега}[/латекс] можно использовать для нахождения [латекс]{ emf_0}[/латекс]. Все остальные величины известны.

Решение

Угловая скорость определяется как изменение угла в единицу времени: т}}[/латекс] .

Одна четвертая оборота составляет [латекс]{\пи / 2}[/латекс] радиан, а время составляет 0,0150 с; таким образом, 92)(1,25 \;\textbf{T})(104,7 \;\text{рад/с}).} \\[1em] & {206 \;\text{V}}. \end{array}[/latex]

Обсуждение

Максимальная ЭДС больше, чем средняя ЭДС 131 В, найденная в предыдущем примере, как и должно быть.

В реальной жизни электрические генераторы выглядят совсем иначе, чем на рисунках в этом разделе, но принцип тот же. Источником механической энергии, вращающей катушку, может быть падающая вода (гидроэнергия), пар, образующийся при сжигании ископаемого топлива, или кинетическая энергия ветра. на фиг.5 показан вид в разрезе паровой турбины; пар движется по лопастям, соединенным с валом, который вращает катушку внутри генератора.

Рисунок 5. Паровая турбина/генератор. Пар, образующийся при сжигании угля, воздействует на лопатки турбины, вращая вал, соединенный с генератором. (кредит: Nabonaco, Wikimedia Commons)

Генераторы, показанные в этом разделе, очень похожи на двигатели, показанные ранее. Это не случайно. Фактически двигатель становится генератором, когда его вал вращается. Некоторые ранние автомобили использовали свой стартер в качестве генератора. В главе 23.6 «Обратная ЭДС» мы продолжим изучение работы двигателя как генератора.

• Электрический генератор вращает катушку в магнитном поле, индуцируя ЭДС, определяемую как функция времени

  [латекс]{ЭДС = NAB \omega \;\text{sin} \omega t}[/latex] ,

  , где [латекс]{А}[/латекс] — площадь витка [латекс]{N}[/латекс] -витка, вращаемого с постоянной угловой скоростью [латекс]{\омега}[/латекс] в однородной магнитное поле [латекс]{B}[/латекс].

• Пиковая ЭДС [латекс]{ЭДС_0}[/латекс] генератора равна

  [латекс]{emf_0 = NAB \omega}.[/латекс]

Задачи и упражнения

1: Рассчитайте пиковое напряжение генератора, который вращает катушку из 200 витков диаметром 0,100 м со скоростью 3600 об/мин в поле 0,800 Тл. {-5} \;\textbf{T}}[/latex ] магнитного поля, учитывая, что плоскость катушки изначально перпендикулярна полю Земли и поворачивается, чтобы стать параллельной полю за 10,0 мс?

4: Какова пиковая ЭДС, создаваемая катушкой радиусом 0,250 м, состоящей из 500 витков, которая поворачивается на четверть оборота за 4,17 мс, первоначально имея плоскость, перпендикулярную однородному магнитному полю. (Это 60 об/с.)

5: (a) Велосипедный генератор вращается со скоростью 1875 рад/с, создавая пиковую ЭДС 18,0 В. Он имеет прямоугольную катушку размером 1,00 на 3,00 см в поле 0,640 Тл. Сколько витков в катушке? (b) Практично ли такое количество витков провода для катушки размером 1,00 на 3,00 см?

6: Комплексные концепции

Эта задача относится к велосипедному генератору, рассмотренному в предыдущей задаче. Он приводится в движение колесом диаметром 1,60 см, которое катится по внешнему ободу велосипедной шины. а) Какова скорость велосипеда, если угловая скорость генератора равна 1875 рад/с? б) Какова максимальная ЭДС генератора, когда велосипед движется со скоростью 10,0 м/с, учитывая, что в первоначальных условиях она составляла 18,0 В? (c) Если сложный генератор может изменять свое собственное магнитное поле, какая напряженность поля ему потребуется при скорости 5,00 м/с, чтобы произвести 90,00 В максимальная ЭДС?

7: (а) Автомобильный генератор вращается со скоростью 400 об/мин, когда двигатель работает на холостом ходу. Его 300-витковая прямоугольная катушка размером 5,00 на 8,00 см вращается в регулируемом магнитном поле, так что она может создавать достаточное напряжение даже при низких оборотах. Какая напряженность поля необходима для создания пиковой ЭДС 24,0 В? (b) Обсудите, как эта требуемая напряженность поля соотносится с напряженностью поля, доступной для постоянных и электромагнитов.

8: Покажите, что если катушка вращается с угловой скоростью ωω, период ее выхода переменного тока равен [латекс]{2 \пи/ \омега}[/латекс].

9: 75-витковая катушка диаметром 10,0 см вращается с угловой скоростью 8,00 рад/с в поле 1,25 Тл, начиная с плоскости катушки, параллельной полю. а) Чему равна пиковая ЭДС? б) В какой момент времени достигается максимальная ЭДС? в) В какой момент ЭДС достигает своего максимального отрицательного значения? (d) Каков период выходного напряжения переменного тока?

10: (а) Если ЭДС катушки, вращающейся в магнитном поле, равна нулю при [латекс]{t = 0}[/латекс] и возрастает до своего первого пика при [латекс]{t = 0,100 \;\text{ms}}[/latex], какова угловая скорость катушки? б) В какое время произойдет ее следующий максимум? в) Каков период выпуска продукции? (d) Когда объем выпуска составляет первую четверть своего максимума? (e) Когда она составляет следующую четверть своего максимума? 9{-5} \;\textbf{T}}[/latex] поле, создающее максимальную ЭДС 12,0 кВ. а) С какой угловой скоростью должна вращаться катушка? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

электрогенератор

Устройство для преобразования механической работы в электрическую энергию; он индуцирует ЭДС, вращая катушку в магнитном поле

ЭДС, индуцированная в катушке генератора

[латекс]{ЭДС = NAB \omega \;\text{sin} \omega t}[/латекс], где [латекс]{А}[/латекс] — площадь [латекса]{N}[/ латекс] -витковая катушка, вращающаяся с постоянной угловой скоростью [латекс]{\omega}[/латекс] в однородном магнитном поле [латекс]{B}[/латекс], в течение периода времени [латекс]{t}[ /латекс]

пиковая ЭДС

[латекс]{emf_0 = NAB \omega}[/латекс]

 

Что такое электродвижущая сила (ЭДС)? Определение, формула, единица измерения

Определение: Электродвижущая сила (ЭДС) представляет собой электрический потенциал или напряжение, создаваемое любым источником электрической энергии, таким как электрический генератор или батарея.

Электрический элемент или батарея представляет собой устройство, в котором поддерживается постоянная разность потенциалов между двумя проводниками (называемыми электродами или клеммами) за счет химической реакции. Таким образом, ячейка используется как источник тока, который непрерывно обеспечивает цепь энергией.

Например, необходимо приложить силу извне, чтобы поддерживать течение воды в трубе. Точно так же проводнику требуется что-то вроде силы, чтобы поддерживать ток. Эта физическая величина, аналогичная силе, создаваемой электрическим источником, известна как электродвижущая сила .

Но сила и электродвижущая сила — это две разные физические величины. Здесь термин «сила» несколько вводит в заблуждение, потому что электродвижущая сила на самом деле не сила, а потенциал, который обеспечивает цепь энергией.

Название ЭДС сохранено по историческим причинам, и полезно различать энергию, генерируемую источником, и энергию, которая теряется в резисторах.

Когда в источнике находится заряженная частица, ЭДС снабжает частицу кинетической энергией, которая приводит в движение электрические цепи. Затем эта энергия может быть потеряна в виде тепла по всей цепи, поскольку движущийся ток зарядов встречает электрическое сопротивление.

Это сопротивление определяет величину тока, протекающего по цепи, и может быть измерено по закону Ома ( В = ИК ). Здесь В — напряжение на сопротивлении.

Электродвижущая сила (ЭДС) ячейки

Когда ячейка включена в цепь, содержащую различные электрические компоненты, ЭДС между клеммами вызывает протекание заряда через компоненты, соединенные в цепи.

Таким образом, ЭДС элемента — это энергия, затраченная (или выполненная работа) на единицу заряда при получении положительного заряда по всей цепи элемента (т. е. в цепи вне элемента и в электролите внутри элемента).

Если при взятии пробного заряда q по всей цепи элемента совершается работа W, то э. д.с. ячейки

Теперь давайте узнаем о единице и размерности электродвижущей силы.

Единица измерения и размер ЭДС?

Единица СИ для электродвижущей силы: Единицей СИ для электродвижущей силы является джоуль/кулон или вольт (В).

Численно ЭДС выражается как количество джоулей энергии, отдаваемой источником, деленное на каждый кулон заряда, позволяющее единице электрического заряда перемещаться по цепи.

 

Размерность электродвижущей силы:  Как мы уже знаем, ЭДС представляет собой отношение работы, выполненной на единицу заряда, поэтому

Следовательно, размерность ЭДС равна M¹L²T⁻³I⁻¹.

Факторы, влияющие на ЭДС элемента

ЭДС элемента – это характеристика, которая различна для разных типов элементов. Например, ЭДС гальванического элемента составляет 1,08 вольта, элемента Лекланша — 1,5 вольта, а элемента Даниэля — 1,08 вольта.

ЭДС элемента зависит от следующих двух факторов:

(i) материала электродов и

(ii) электролита, используемого в элементе.

Примечание: ЭДС элемента не зависит от формы электродов, расстояния между электродами и количества электролита в нем. А также ЭДС ячейки не зависит от величины тока, потребляемого от ячейки.

ЭДС и напряжение на клеммах

Электродвижущая сила: 90 240  Когда от источника (элемента или батареи) не поступает ток, напряжение между электродами источника называется его электродвижущей силой.

Это напряжение холостого хода, не зависящее от сопротивления электрической цепи. Но это зависит от внутреннего сопротивления цепи.

На самом деле внутреннее сопротивление — это сопротивление электролитов внутри элемента. Для этого внутреннего сопротивления происходит некоторое количество падений напряжения.

Если рассматривать I как ток, потребляемый от элемента, а r как внутреннее сопротивление, то падение напряжения v = Ir . Теперь, если В — это напряжение на клеммах, тогда ЭДС ячейки равна

, где ε — это ЭДС, а R — сопротивление цепи.

Напряжение на клеммах: Когда ток поступает от источника (ячейки или батареи), напряжение между электродами источника называется напряжением на клеммах.

Это напряжение замкнутой цепи, зависящее от сопротивления электрической цепи. Если I — ток, протекающий через цепь, а R — сопротивление цепи, то напряжение на клеммах В = IR .

Таким образом, формула для напряжения на клеммах с ЭДС выглядит следующим образом:

Когда больший ток отбирается от элемента, через электролит проходит большее количество носителей заряда.

Следовательно, для перемещения зарядов от одного электрода к другому через электролит выполняется больше работы, поэтому больше падение напряжения v и, следовательно, меньше напряжение на клеммах.

Таким образом, напряжение на клеммах элемента зависит от количества тока, потребляемого элементом.

Разница между ЭДС и напряжением

Существует разница между ЭДС и напряжением —

Одно из основных различий заключается в том, что напряжение вызывает протекание тока между двумя точками, где ЭДС представляет собой энергию, передаваемую заряду.