Hva er forskjellen mellom EMF og spenning: en enkel forklaring på eksemplet

Hva er elektromotorisk kraft

Vi undersøkte dette problemet i detalj i en egen artikkel:https://electro.tomathouse.com/no/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF er forstått som en fysisk mengde som kjennetegner driften av eventuelle eksterne krefter lokalisert i kraftkilder likestrøm eller vekselstrøm. Dessuten, hvis det er en lukket krets, kan vi si at EMF er lik arbeidet med krefter i å flytte en positiv ladning til en negativ i en lukket krets. Eller med enkle ord, EMF for den gjeldende kilden representerer arbeidet som trengs for å flytte en enhetsladning mellom polene.

Hvis dagens kilde har uendelig kraft, og det ikke er noen indre motstand (posisjon A i figuren), kan dessuten EMF beregnes ut fra Ohms lov for kjededelenfordi spenning og elektromotorisk kraft i dette tilfellet er like.

I = U / R,

hvor U er spenningen, og i det vurderte eksemplet er EMF.

Imidlertid har en virkelig strømforsyning en endelig intern motstand. Derfor kan en slik beregning ikke anvendes i praksis. I dette tilfellet, for å bestemme EMF, bruk formelen for hele kretsen.

I = E / (R + r),

der E (også referert til som "ԑ") er EMF; R er belastningsmotstanden, r er den interne motstanden til kraftkilden, jeg er strømmen i kretsen.

Imidlertid tar ikke denne formelen hensyn til motstanden til kretslederne. Det er nødvendig å forstå at strømmen strømmer i forskjellige retninger inne i likestrømskilden og i den eksterne kretsen. Forskjellen ligger i det faktum at inne i elementet flyter det fra minus til pluss, deretter i den eksterne kretsen fra pluss til minus.

Dette er tydelig illustrert i figuren nedenfor:

I dette tilfellet måles elektromotorkraften med et voltmeter, i tilfelle når det ikke er belastning, dvs. Strømkilden går på tomgang.

For å finne EMF gjennom spenningen og lastmotstanden, må du finne den indre motstanden til strømkilden, for dette måler spenningen to ganger ved forskjellige belastningsstrømmer, og deretter finne den interne motstanden. Nedenfor er beregningsprosedyren med formler, da er R1, R2 lastmotstanden for henholdsvis den første og den andre måling, de gjenværende verdiene er like, U1, U2 er kildespenningen ved terminalene under belastningen.

Så vi kjenner strømmen, da er den lik:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

der:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Hvis vi erstatter i de første likningene, så:

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

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

Nå deler vi venstre og høyre del inn i hverandre:

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

Etter å ha beregnet motstanden til den gjeldende kilden, får vi:

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

Intern motstand r:

r = (U1 + U2) / I,

der U1, U2 er spenningen ved kildeterminalene ved forskjellige belastningsstrømmer, er jeg strømmen i kretsen.

Da er EMF:

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

Hva er spenning

Elektrisk spenning (betegnet som U) er en fysisk mengde som gjenspeiler den kvantitative egenskapen til det elektriske feltet ved overføring av ladning fra punkt A til punkt B. Følgelig kan spenningen være mellom to punkter i kretsen, men i motsetning til EMF, kan det være mellom to konklusjoner hvorav et av kjedens elementer. Husk at EMF kjennetegner arbeidet som utføres av tredjepartskrefter, det vil si arbeidet med den gjeldende kilden eller EMF for å overføre ladning gjennom hele kretsen, og ikke på et spesifikt element.

Denne definisjonen kan komme til uttrykk på enkelt språk. Spenningen til likestrømskilder er kraften som beveger frie elektroner fra et atom til et annet i en viss retning.

For vekselstrøm brukes følgende konsepter:

• øyeblikkelig spenning er potensialforskjellen mellom poeng i en gitt tidsperiode;
• amplitudeverdi - representerer den maksimale verdien modulo den øyeblikkelige spenningsverdien over en periode;
• gjennomsnittsverdien er den konstante komponenten i spenningen;
• RMS og RMS.

Kretsens spenning avhenger av materialet i lederen, lastmotstanden og temperaturen. Som elektromotorisk kraft måles i volt.

For å forstå den fysiske betydningen av stress, sammenlignes det ofte med et vanntårn. Vannsøylen er identifisert med spenning, og strømmen med strøm.

Samtidig avtar vannsøylen i tårnet gradvis, noe som kjennetegner en reduksjon i spenning og en nedgang i strømstyrken.

Så hva er forskjellen

For å få en bedre forståelse av hva forskjellen i elektromotorisk kraft fra spenning er, kan du vurdere et eksempel. Det er en kilde til elektrisk energi med uendelig kraft, der det ikke er noen indre motstand. En last er montert i den elektriske kretsen. I dette tilfellet vil det være sant at EMF og spenning er identisk like, dvs. det er ingen forskjell mellom disse konseptene.

Imidlertid er dette ideelle forhold som ikke forekommer i det virkelige liv. Disse forholdene brukes utelukkende i beregningene. I det virkelige liv blir den interne motstanden fra kraftkilden tatt i betraktning. I dette tilfellet er EMF og spenning forskjellige.

Figuren viser hva forskjellen vil være i verdiene til elektromotorisk kraft og spenning under reelle forhold. Ovennevnte formel for Ohms lov for en komplett kjede beskriver alle prosesser. Med en åpen krets vil batteripolene være 1,5 volt. Dette er verdien av EMF. Ved å koble belastningen, i dette tilfellet er det en pære, vil den ha en spenning på 1 volt.

Forskjellen fra en ideell kilde er den interne motstanden til kraftkilden. Ved denne motstanden oppstår et spenningsfall. Disse prosessene er beskrevet av Ohms lov for en komplett kjede.

Hvis måleinstrumentet på terminalene til strømkilden viser en verdi på 1,5 volt, vil det være en elektromotorisk kraft, men vi gjentar, forutsatt at det ikke er belastning.

Når du kobler lasten, vil terminalene ha en klart lavere verdi. Dette er spenningen.

konklusjon

Fra det ovennevnte kan vi konkludere med at hovedforskjellen mellom EMF og spenningen er:

1. Elektromotorisk kraft avhenger av strømkilden, og spenningen avhenger av den tilkoblede belastningen og strømmen som strømmer gjennom kretsen.
2. Elektromotorisk kraft er en fysisk mengde som kjennetegner arbeidet til ytre krefter av ikke-elektrisk opprinnelse som forekommer i likestrøm og vekselstrømskretser.
3. Spenning og EMF har en enkelt måleenhet - Volt.
4. U er en fysisk mengde som tilsvarer arbeidet med det effektive elektriske feltet som produseres når en enhetstestladning overføres fra punkt A til punkt B.

Således, kort, hvis U er representert som en søyle med vann, kan EMF tenkes at det er en pumpe som opprettholder en konstant vannstand. Vi håper at etter å ha lest artikkelen vil du forstå hovedforskjellen!

Relaterte materialer:

• Hva er forskjellen mellom en transformator og en autotransformator
• Forskjellen mellom kontaktoren og starteren
• Hvordan finne ut om det er spenning i uttaket