Quina diferència hi ha entre EMF i tensió: una explicació senzilla sobre l'exemple
Què és la força electromotriu
Hem examinat aquest tema en detall en un article diferent:https://electro.tomathouse.com/ca/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
S'entén per EMF una quantitat física que caracteritza el funcionament de totes les forces externes situades en fonts d'energia corrent directe o altern. A més, si hi ha un circuit tancat, podem dir que l'EMF és igual al treball de forces en moure una càrrega positiva a una negativa en un circuit tancat. O, en paraules simples, l’EMF de la font actual representa el treball necessari per moure una càrrega d’unitat entre els pols.
A més, si la font actual té una potència infinita i no hi ha resistència interna (posició A de la figura), es pot calcular l'EMF a partir Llei d'Ohm per a la secció de cadenaperquè la tensió i la força electromotriu en aquest cas són iguals.
I = U / R,
on U és la tensió, i en l'exemple considerat és l'EMF.
Tanmateix, una font d'alimentació real té una resistència interna finita. Per tant, aquest càlcul no es pot aplicar a la pràctica. En aquest cas, per determinar l'EMF, utilitzeu la fórmula del circuit complet.
I = E / (R + r),
on E (també es coneix com "ԑ") és l'EMF; R és la resistència de càrrega, r és la resistència interna de la font d’energia, I és el corrent al circuit.
Tanmateix, aquesta fórmula no té en compte la resistència dels conductors de circuit. Cal entendre que dins de la font de corrent continu i en el circuit extern, el corrent flueix en direccions diferents. La diferència rau en el fet que a l’interior de l’element flueix de menys a més, i al circuit extern de més a menys.
Això es mostra clarament a la figura següent:
En aquest cas, la força electromotriu es mesura amb un voltímetre, en el cas que no hi hagi càrrega, és a dir. La font d’alimentació està al ralentí.
Per trobar l’EMF mitjançant la tensió i la resistència de càrrega, heu de trobar la resistència interna de la font d’energia, per a això mesura el voltatge dues vegades a diferents corrents de càrrega i, a continuació, trobar la resistència interna. A continuació es mostra el procediment de càlcul mitjançant les fórmules, i després R1, R2 són la resistència de càrrega de la primera i segona mesura, respectivament, els valors restants són similars, U1, U2 són la tensió de la font en els seus terminals sota càrrega.
Per tant, sabem el corrent, és igual a:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Quan:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Si substituïm les primeres equacions, aleshores:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Ara dividim les parts esquerra i dreta entre si:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Després de calcular la resistència de la font actual, obtenim:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Resistència interna r:
r = (U1 + U2) / I,
on U1, U2 és la tensió als terminals de la font a diferents corrents de càrrega, I és el corrent al circuit.
Aleshores, el CEM és:
E = I * (R + r) o E = U1 + I1 * r
Què és la tensió
La tensió elèctrica (denominada U) és una quantitat física que reflecteix la característica quantitativa del camp elèctric en transferir la càrrega del punt A al punt B. En conseqüència, la tensió pot estar entre dos punts del circuit, però a diferència de l’EMF, pot estar entre dues conclusions de les quals. un dels elements de la cadena. Recordem que l’EMF caracteritza el treball realitzat per forces externes, és a dir, el treball de la font actual o EMF per transferir la càrrega a través de tot el circuit, i no sobre un element específic.
Aquesta definició es pot expressar en un llenguatge senzill. La tensió de fonts de corrent directe és la força que mou electrons lliures d’un àtom a un altre en una determinada direcció.
Per a corrent altern s’utilitzen els conceptes següents:
- el voltatge instantani és la diferència de potencial entre punts en un període de temps determinat;
- valor d'amplitud: representa el valor màxim de mòdul del valor de tensió instantània durant un període de temps;
- el valor mitjà és el component constant de la tensió;
- RMS i RMS.
La tensió del circuit depèn del material del conductor, de la resistència de càrrega i de la temperatura. Igual que la força electromotriu es mesura en volts.
Sovint, per comprendre el significat físic de l’estrès, es compara amb una torre d’aigua. La columna d’aigua s’identifica amb tensió, i el cabal amb corrent.
Al mateix temps, la columna d'aigua de la torre disminueix gradualment, cosa que caracteritza una disminució de la tensió i una disminució de la força actual.
Quina és la diferència
Consulteu un exemple per conèixer millor la diferència entre la força electromotriu i la tensió. Hi ha una font d’energia elèctrica d’energia infinita, en la qual no hi ha resistència interna. Una càrrega es munta al circuit elèctric. En aquest cas, la afirmació que l'EMF i la tensió són idèntiques iguals, és a dir, no hi ha diferències entre aquests conceptes, és certa.
Tot i això, es tracta de condicions ideals que no es produeixen a la vida real. Aquestes condicions s’utilitzen exclusivament en els càlculs. A la vida real es té en compte la resistència interna de la font d’energia. En aquest cas, l’EMF i la tensió són diferents.
La figura mostra quina diferència hi haurà en els valors de la força electromotriu i la tensió en condicions reals. La fórmula anterior de la llei d'Ohm per a una cadena completa descriu tots els processos. Amb un circuit obert, els terminals de la bateria seran d’1,5 Volts. Aquest és el valor de la CEM. En connectar la càrrega, en aquest cas es tracta d’una bombeta, tindrà un voltatge d’1 vol.
La diferència d’una font ideal és la resistència interna de la font d’energia. A aquesta resistència es produeix una caiguda de tensió. Aquests processos són descrits per la llei d'Ohm per a una cadena completa.
Si el dispositiu de mesura als terminals de la font d’energia elèctrica mostra un valor d’1,5 Volts, aquesta serà una força electromotriu, però repetirem, sempre que no hi hagi càrrega.
En connectar la càrrega, els terminals tindran un valor clarament inferior. Aquesta és la tensió.
Conclusió
A partir d’allò anterior, podem concloure que la diferència principal entre l’EMF i la tensió és:
- La força electromotriu depèn de la font d’energia i la tensió depèn de la càrrega connectada i del corrent que circula pel circuit.
- La força electromotriu és una quantitat física que caracteritza el treball de forces externes d'origen no elèctric que es produeixen en circuits de corrent continu i altern.
- Tensió i EMF tenen una única unitat de mesurament - Volt.
- U és una quantitat física igual al treball del camp elèctric efectiu produït quan es transfereix una càrrega de prova d’unitat del punt A al punt B.
Així, breument, si es representa U com una columna d’aigua, aleshores es pot imaginar a EMF que és una bomba que manté un nivell d’aigua constant. Esperem que després de llegir l'article entengueu la diferència principal!
Materials relacionats:
Carregant ...
