Wat is het verschil tussen EMF en spanning: een simpele uitleg over het voorbeeld
Wat is elektromotorische kracht
We hebben dit probleem in een apart artikel in detail onderzocht:https://electro.tomathouse.com/nl/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF wordt begrepen als een fysieke grootheid die de werking van externe krachten in energiebronnen kenmerkt gelijkstroom of wisselstroom. Bovendien, als er een gesloten circuit is, kunnen we zeggen dat de EMF gelijk is aan het werk van krachten bij het verplaatsen van een positieve lading naar een negatieve in een gesloten circuit. Of simpel gezegd: de EMF van een stroombron vertegenwoordigt het werk dat nodig is om een eenheidslading tussen de polen te verplaatsen.
Bovendien, als de stroombron oneindig veel vermogen heeft en er geen interne weerstand is (positie A in de figuur), dan kan de EMF worden berekend uit De wet van Ohm voor het kettinggedeelteomdat spanning en elektromotorische kracht zijn in dit geval gelijk.
Ik = U / R,
waar U de spanning is, en in het beschouwde voorbeeld is de EMF.
Een echte voeding heeft echter een eindige interne weerstand. Daarom kan een dergelijke berekening in de praktijk niet worden toegepast. Gebruik in dit geval om de EMF te bepalen de formule voor het volledige circuit.
Ik = E / (R + r),
waarbij E (ook wel "ԑ" genoemd) het EMF is; R is de belastingsweerstand, r is de interne weerstand van de stroombron, I is de stroom in het circuit.
Deze formule houdt echter geen rekening met de weerstand van de circuitgeleiders. Het is noodzakelijk om te begrijpen dat binnen de DC-bron en in het externe circuit de stroom in verschillende richtingen stroomt. Het verschil ligt in het feit dat het binnen het element van min naar plus stroomt en vervolgens in het externe circuit van plus naar min.
Dit wordt duidelijk geïllustreerd in de onderstaande afbeelding:
In dit geval wordt de elektromotorische kracht gemeten met een voltmeter, in het geval dat er geen belasting is, d.w.z. De stroombron is stationair.
Om de EMF te vinden via de spanning en belastingsweerstand, moet u de interne weerstand van de stroombron vinden, hiervoor meet u de spanning tweemaal bij verschillende belastingsstromen en zoekt u vervolgens de interne weerstand. Hieronder vindt u de berekeningsprocedure volgens formules, dan zijn R1, R2 de belastingsweerstand voor respectievelijk de eerste en tweede meting, de resterende waarden zijn vergelijkbaar, U1, U2 zijn de bronspanning op de terminals onder belasting.
Dus we kennen de stroom, dan is het gelijk aan:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
In dit geval:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Als we de eerste vergelijkingen vervangen, dan:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Nu verdelen we de linker en rechter delen in elkaar:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Na het berekenen van de weerstand van de huidige bron, krijgen we:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Inwendige weerstand r:
r = (U1 + U2) / I,
waar U1, U2 is de spanning op de bronklemmen bij verschillende belastingsstromen, I is de stroom in het circuit.
Dan is de EMF:
E = I * (R + r) of E = U1 + I1 * r
Wat is spanning
Elektrische spanning (aangeduid als U) is een fysieke grootheid die de kwantitatieve eigenschap van het elektrische veld weerspiegelt bij het overbrengen van lading van punt A naar punt B.Daarom kan de spanning tussen twee punten van het circuit liggen, maar in tegenstelling tot de EMF kan het tussen twee conclusies zijn waarvan een van de elementen van de ketting. Bedenk dat de EMF het werk kenmerkt dat wordt uitgevoerd door externe krachten, dat wil zeggen het werk van de huidige bron of EMF om lading door het hele circuit over te dragen, en niet op een specifiek element.
Deze definitie kan in eenvoudige taal worden uitgedrukt. De spanning van gelijkstroombronnen is de kracht die vrije elektronen van het ene atoom naar het andere in een bepaalde richting verplaatst.
Voor wisselstroom worden de volgende concepten gebruikt:
- momentane spanning is het potentiaalverschil tussen punten in een bepaalde tijdsperiode;
- amplitudewaarde - vertegenwoordigt de maximale waarde modulo de momentane spanningswaarde over een tijdsperiode;
- de gemiddelde waarde is de constante component van de spanning;
- RMS en RMS.
De spanning van het circuit is afhankelijk van het materiaal van de geleider, de belastingsweerstand en temperatuur. Net zoals de elektromotorische kracht wordt gemeten in volt.
Om de fysieke betekenis van stress te begrijpen, wordt het vaak vergeleken met een watertoren. De waterkolom wordt geïdentificeerd met spanning en de stroom met stroom.
Tegelijkertijd neemt de waterkolom in de toren geleidelijk af, wat een afname van de spanning en een afname van de stroomsterkte kenmerkt.
Dus wat is het verschil
Overweeg een voorbeeld voor een beter begrip van wat het verschil in elektromotorische kracht van spanning is. Er is een bron van elektrische energie van oneindig vermogen, waarin er geen interne weerstand is. In het elektrische circuit is een last gemonteerd. In dit geval is de bewering dat de EMF en spanning identiek gelijk zijn, dat wil zeggen dat er geen verschil is tussen deze concepten, waar.
Dit zijn echter ideale omstandigheden die in het echte leven niet voorkomen. Deze voorwaarden worden uitsluitend gebruikt in de berekeningen. In het echte leven wordt rekening gehouden met de interne weerstand van de stroombron. In dit geval zijn de EMF en spanning verschillend.
De afbeelding laat zien wat het verschil zal zijn in de waarden van de elektromotorische kracht en spanning in reële omstandigheden. De bovenstaande formule voor de wet van Ohm voor een complete keten beschrijft alle processen. Bij een open circuit zijn de accupolen 1,5 Volt. Dit is de waarde van EMF. Door de belasting aan te sluiten, in dit geval een lamp, heeft deze een spanning van 1 volt.
Het verschil met een ideale bron is de interne weerstand van de stroombron. Bij deze weerstand treedt een spanningsdaling op. Deze processen worden beschreven door de wet van Ohm voor een complete keten.
Als het meetinstrument op de klemmen van de elektrische stroombron een waarde van 1,5 Volt vertoont, zal dit een elektromotorische kracht zijn, maar we zullen herhalen, mits er geen belasting is.
Bij het aansluiten van de belasting hebben de klemmen een duidelijk lagere waarde. Dit is de spanning.
Conclusie
Uit het bovenstaande kunnen we concluderen dat het belangrijkste verschil tussen de EMF en de spanning is:
- De elektromotorische kracht is afhankelijk van de stroombron en de spanning is afhankelijk van de aangesloten belasting en de stroom die door het circuit stroomt.
- Elektromotorische kracht is een fysieke grootheid die het werk kenmerkt van externe krachten van niet-elektrische oorsprong die voorkomen in DC- en AC-circuits.
- Spanning en EMF hebben één meeteenheid - Volt.
- U is een fysieke grootheid die gelijk is aan het werk van het effectieve elektrische veld dat wordt geproduceerd wanneer een eenheidstestlading wordt overgedragen van punt A naar punt B.
Dus, kortom, als U wordt voorgesteld als een waterkolom, dan kan EMF worden voorgesteld als een pomp die een constant waterniveau handhaaft. We hopen dat u na het lezen van het artikel het belangrijkste verschil zult begrijpen!
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
