Hvad er forskellen mellem EMF og spænding: en enkel forklaring på eksemplet

Hvad er elektromotorisk kraft

Vi undersøgte dette spørgsmål detaljeret i en separat artikel:https://electro.tomathouse.com/da/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF forstås som en fysisk mængde, der karakteriserer driften af ​​eventuelle eksterne kræfter placeret i strømkilder jævn- eller vekselstrøm. Derudover, hvis der er et lukket kredsløb, kan vi sige, at EMF er lig med kræftarbejdet ved at flytte en positiv ladning til en negativ i et lukket kredsløb. Eller med enkle ord repræsenterer en strømkildes EMF det arbejde, der er nødvendigt for at flytte en enhedsladning mellem polerne.

Hvis den aktuelle kilde endvidere har uendelig kraft, og der ikke er nogen intern modstand (position A i figuren), kan EMF beregnes ud fra Ohms lov for kædeafsnittetfordi spænding og elektromotorisk kraft i dette tilfælde er ens.

I = U / R,

hvor U er spændingen, og i det betragtede eksempel er EMF.

Imidlertid har en reel strømforsyning en endelig intern modstand. Derfor kan en sådan beregning ikke anvendes i praksis. I dette tilfælde, til at bestemme EMF, skal du bruge formlen til det komplette kredsløb.

I = E / (R + r),

hvor E (også kaldet "ԑ") er EMF; R er belastningsmodstanden, r er strømkildens interne modstand, jeg er strømmen i kredsløbet.

Denne formel tager dog ikke højde for kredsledernes modstand. Det er nødvendigt at forstå, at strømmen i DC-kilden og i det eksterne kredsløb flyder i forskellige retninger. Forskellen ligger i det faktum, at det inde i elementet flyder fra minus til plus, derefter i det eksterne kredsløb fra plus til minus.

Dette illustreres tydeligt i figuren herunder:

I dette tilfælde måles elektromotorkraften med et voltmeter, i det tilfælde, hvor der ikke er nogen belastning, dvs. Strømkilden går på tomgang.

For at finde EMF gennem spænding og belastningsmodstand, skal du finde strømkildens indre modstand, for dette måler spændingen to gange ved forskellige belastningsstrømme og derefter finde den interne modstand. Nedenfor er beregningsproceduren med formler, så er R1, R2 belastningsmodstanden for henholdsvis den første og den anden måling, de resterende værdier er ens, U1, U2 er kildespændingen ved dens terminaler under belastning.

Så vi kender strømmen, så er den lig med:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

I dette tilfælde:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Hvis vi erstatter i de første ligninger, så:

I1 = E / ((U1 / I1) + r)

I2 = E / ((U2 / I2) + r)

Nu deler vi venstre og højre dele ind i hinanden:

(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]

Efter beregning af modstanden fra den aktuelle kilde, får vi:

r = (U1-U2) / (I1-I2)

Intern modstand r:

r = (U1 + U2) / I,

hvor U1, U2 er spændingen ved kildeterminalerne ved forskellige belastningsstrømme, er I strømmen i kredsløbet.

Så er EMF:

E = I * (R + r) eller E = U1 + I1 * r

Hvad er spænding

Elektrisk spænding (betegnet som U) er en fysisk mængde, der reflekterer det kvantitative kendetegn ved det elektriske felt ved overførsel af ladning fra punkt A til punkt B. Følgelig kan spændingen være mellem to punkter i kredsløbet, men i modsætning til EMF kan det være mellem to konklusioner, hvoraf et af elementerne i kæden. Husk, at EMF karakteriserer det arbejde, der udføres af eksterne kræfter, det vil sige arbejdet med den aktuelle kilde eller EMF for at overføre ladning gennem hele kredsløbet og ikke på et specifikt element.

Denne definition kan udtrykkes på simpelt sprog. Spændingen i jævnstrømskilder er den kraft, der bevæger frie elektroner fra et atom til et andet i en bestemt retning.

Til vekselstrøm bruges følgende koncepter:

• øjeblikkelig spænding er den potentielle forskel mellem punkter i et givet tidsrum;
• amplitudeværdi - repræsenterer den maksimale værdi modulo den øjeblikkelige spændingsværdi over et tidsrum;
• den gennemsnitlige værdi er den konstante komponent i spændingen;
• RMS og RMS.

Kredsløbets spænding afhænger af materialet i lederen, belastningsmodstanden og temperaturen. Ligesom elektromotorisk kraft måles i volt.

For at forstå den fysiske betydning af stress sammenlignes det ofte med et vandtårn. Vandsøjlen identificeres med spænding og strømmen med strøm.

Samtidig falder vandkolonnen i tårnet gradvist, hvilket kendetegner et fald i spænding og et fald i strømstyrken.

Så hvad er forskellen

For at få en bedre forståelse af, hvad forskellen i elektromotorisk kraft fra spænding er, skal du overveje et eksempel. Der er en kilde til elektrisk energi med uendelig kraft, hvor der ikke er nogen intern modstand. En belastning er monteret i det elektriske kredsløb. I dette tilfælde er udsagnet om, at EMF og spænding er identisk ens, det vil sige, at der ikke er nogen forskel mellem disse begreber, sandt.

Imidlertid er dette ideelle forhold, der ikke forekommer i det virkelige liv. Disse betingelser anvendes udelukkende i beregningerne. I det virkelige liv tages der hensyn til strømkildens interne modstand. I dette tilfælde er EMF og spænding forskellige.

Figuren viser, hvad forskellen vil være i værdierne for den elektromotoriske kraft og spænding under reelle forhold. Ovenstående formel for Ohms lov for en komplet kæde beskriver alle processer. Med et åbent kredsløb vil batteriterminalerne være 1,5 volt. Dette er værdien af ​​EMF. Ved at forbinde belastningen, i dette tilfælde er det en pære, vil den have en spænding på 1 volt.

Forskellen fra en ideel kilde er strømkildens interne modstand. Ved denne modstand opstår der et spændingsfald. Disse processer er beskrevet af Ohms lov for en komplet kæde.

Hvis måleenheden ved terminalerne på den elektriske strømkilde viser en værdi på 1,5 volt, vil dette være en elektromotorisk kraft, men vi gentager, forudsat at der ikke er nogen belastning.

Ved tilslutning af lasten har klemmerne en klart lavere værdi. Dette er spændingen.

konklusion

Fra det ovenstående kan vi konkludere, at hovedforskellen mellem EMF og spændingen er:

1. Elektromotorisk kraft afhænger af strømkilden, og spændingen afhænger af den tilsluttede belastning og strømmen, der strømmer gennem kredsløbet.
2. Elektromotorisk kraft er en fysisk mængde, der karakteriserer arbejdet med eksterne kræfter af ikke-elektrisk oprindelse, der forekommer i jævnstrøm og vekslingskredsløb.
3. Spænding og EMF har en enkelt måleenhed - Volt.
4. U er en fysisk mængde, der er lig med arbejdet i det effektive elektriske felt, der produceres, når en enhedstestladning overføres fra punkt A til punkt B.

Således kort, hvis U er repræsenteret som en søjle med vand, kan EMF forestille sig, at det er en pumpe, der opretholder en konstant vandstand. Vi håber, at du efter at have læst artiklen vil forstå hovedforskellen!

Relaterede materialer:

• Hvad er forskellen mellem en transformer og en autotransformator
• Forskellen mellem kontaktoren og starteren
• Sådan finder du ud af, om der er spænding i stikkontakten