Care este diferența dintre EMF și tensiune: o explicație simplă asupra exemplului

Ce este forța electromotoare

Am examinat în detaliu această problemă într-un articol separat:https://electro.tomathouse.com/ro/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF este înțeles ca o cantitate fizică care caracterizează funcționarea oricărei forțe externe situate în surse de alimentare curent continuu sau alternativ. Mai mult, dacă există un circuit închis, atunci putem spune că EMF este egal cu munca forțelor în deplasarea unei încărcări pozitive pe una negativă într-un circuit închis. Sau în cuvinte simple, EMF-ul unei surse de curent reprezintă munca necesară pentru a muta o încărcare unitară între poli.

Mai mult, dacă sursa curentă are o putere infinită și nu există o rezistență internă (poziția A în figură), atunci EMF poate fi calculat din Legea lui Ohm pentru secția de lanțpentru că tensiunea și forța electromotoare în acest caz sunt egale.

I = U / R,

unde U este tensiunea, iar în exemplul considerat este EMF.

Cu toate acestea, o sursă de alimentare reală are o rezistență internă finită. Prin urmare, un astfel de calcul nu poate fi aplicat în practică. În acest caz, pentru a determina EMF, utilizați formula pentru circuitul complet.

I = E / (R + r),

unde E (denumit și „ԑ”) este FEM; R este rezistența la sarcină, r este rezistența internă a sursei de alimentare, I este curentul în circuit.

Cu toate acestea, această formulă nu ține cont de rezistența conductorilor de circuit. Este necesar să înțelegeți că în interiorul sursei de curent continuu și în circuitul extern, curentul curge în direcții diferite. Diferența constă în faptul că în interiorul elementului curge de la minus la plus, apoi în circuitul extern de la plus la minus.

Acest lucru este ilustrat în mod clar în figura de mai jos:

În acest caz, forța electromotoare este măsurată cu un voltmetru, în cazul în care nu există nicio sarcină, adică. Sursa de alimentare este inactivă.

Pentru a găsi EMF prin tensiune și rezistența la sarcină, trebuie să găsiți rezistența internă a sursei de alimentare, pentru aceasta măsurați tensiunea de două ori la curenți de sarcină diferiți, apoi găsiți rezistența internă. Mai jos este procedura de calcul prin formule, apoi R1, R2 sunt rezistența la sarcină pentru prima și a doua măsurări, respectiv, valorile rămase sunt similare, U1, U2 sunt tensiunea sursei la bornele sale sub sarcină.

Deci, știm curentul, atunci este egal cu:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

În acest caz:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Dacă înlocuim primele ecuații, atunci:

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

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

Acum împărțim părțile din stânga și din dreapta între ele:

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

După calcularea rezistenței sursei curente, obținem:

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

Rezistență internă r:

r = (U1 + U2) / I,

unde U1, U2 este tensiunea la bornele sursei la curenți de sarcină diferiți, I este curentul în circuit.

Atunci EMF este:

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

Ce este tensiunea

Tensiunea electrică (notată ca U) este o cantitate fizică care reflectă caracteristica cantitativă a câmpului electric pentru a transfera sarcina din punctul A în punctul B. În consecință, tensiunea poate fi între două puncte ale circuitului, dar spre deosebire de EMF, aceasta poate fi între două concluzii dintre care unul dintre elementele lanțului. Reamintim că EMF caracterizează munca desfășurată de forțele externe, adică lucrarea sursei de curent sau EMF pentru a transfera încărcarea prin întregul circuit, și nu pe un element specific.

Această definiție poate fi exprimată într-un limbaj simplu. Tensiunea surselor de curent continuu este forța care mișcă electronii liberi de la un atom la altul într-o anumită direcție.

Pentru curent alternativ, sunt utilizate următoarele concepte:

• tensiunea instantanee este diferența de potențial între puncte într-o anumită perioadă de timp;
• valoarea amplitudinii - reprezintă valoarea maximă a valorii tensiunii instantanee pe o perioadă de timp;
• valoarea medie este componenta constantă a tensiunii;
• RMS și RMS.

Tensiunea circuitului depinde de materialul conductorului, de rezistența la încărcare și de temperatură. La fel ca forța electromotoare este măsurată în volți.

Adesea, pentru a înțelege sensul fizic al stresului, este comparat cu un turn de apă. Coloana de apă este identificată cu tensiunea, iar debitul cu curent.

În același timp, coloana de apă din turn scade treptat, ceea ce caracterizează o scădere a tensiunii și o scădere a puterii curente.

Deci care este diferența

Pentru o mai bună înțelegere a diferenței de forță electromotivă de tensiune, luați în considerare un exemplu. Există o sursă de energie electrică de putere infinită, în care nu există rezistență internă. O sarcină este montată în circuitul electric. În acest caz, va fi adevărat că EMF și tensiune sunt identice egale, adică nu există nicio diferență între aceste concepte.

Cu toate acestea, acestea sunt condiții ideale care nu apar în viața reală. Aceste condiții sunt utilizate exclusiv în calcule. În viața reală, se ține cont de rezistența internă a sursei de alimentare. În acest caz, EMF și tensiune sunt diferite.

Figura arată care va fi diferența în valorile forței electromotive și a tensiunii în condiții reale. Formula de mai sus pentru legea lui Ohm pentru un lanț complet descrie toate procesele. Cu un circuit deschis, bornele bateriei vor fi de 1,5 V. Aceasta este valoarea EMF. Prin conectarea sarcinii, în acest caz este un bec, acesta va avea o tensiune de 1 vol.

Diferența față de o sursă ideală este rezistența internă a sursei de alimentare. La această rezistență apare o cădere de tensiune. Aceste procese sunt descrise de legea lui Ohm pentru un lanț complet.

Dacă dispozitivul de măsurare la bornele sursei de energie electrică prezintă o valoare de 1,5 volți, aceasta va fi o forță electromotivă, dar vom repeta, cu condiția să nu existe sarcină.

La conectarea sarcinii, terminalele vor avea o valoare clar mai mică. Aceasta este tensiunea.

concluzie

Din cele de mai sus, putem concluziona că principala diferență între EMF și tensiune este:

1. Forța electromotivă depinde de sursa de alimentare, iar tensiunea depinde de sarcina conectată și de curentul care circulă prin circuit.
2. Forța electromotoare este o cantitate fizică care caracterizează activitatea forțelor externe de origine neelectrică care apar în circuitele de curent continuu și de curent alternativ.
3. Tensiunea și EMF au o singură unitate de măsură - Volt.
4. U este o cantitate fizică egală cu munca câmpului electric efectiv produs atunci când o încărcare a unității de testare este transferată din punctul A în punctul B.

Astfel, pe scurt, dacă U este reprezentată ca o coloană de apă, atunci EMF poate fi imaginat că este o pompă care menține un nivel constant de apă. Sperăm că după citirea articolului veți înțelege diferența principală!

Materiale conexe:

• Care este diferența dintre un transformator și un autotransformator
• Diferența dintre contactor și demaror
• Cum să aflați dacă există o tensiune în priză