EMF ve voltaj arasındaki fark nedir: örnekle ilgili basit bir açıklama
Elektromotor kuvvet nedir
Bu konuyu ayrı bir makalede ayrıntılı olarak inceledik:https://electro.tomathouse.com/tr/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF, güç kaynaklarında bulunan herhangi bir dış kuvvetin çalışmasını karakterize eden fiziksel bir miktar olarak anlaşılmaktadır. doğru veya alternatif akım. Ayrıca, kapalı bir devre varsa, EMF'nin pozitif bir yükü kapalı bir devrede bir negatife hareket ettirme kuvvetlerine eşit olduğunu söyleyebiliriz. Veya basit bir deyişle, mevcut bir kaynağın EMF'si, bir birim yükünü kutuplar arasında taşımak için gereken işi temsil eder.
Ayrıca, akım kaynağı sonsuz güce sahipse ve dahili direnç yoksa (şekilde A konumu), EMF şu şekilde hesaplanabilir: Ohm zincir bölümü kanunuçünkü bu durumda voltaj ve elektromotor kuvvet eşittir.
I = U / R,
burada U voltajdır ve düşünülen örnekte EMF'dir.
Ancak, gerçek bir güç kaynağı sınırlı bir iç dirence sahiptir. Bu nedenle, böyle bir hesaplama pratikte uygulanamaz. Bu durumda, EMF'yi belirlemek için tüm devre için formülü kullanın.
I = E / (R + r),
burada E ("ԑ" olarak da bilinir) EMF'dir; R yük direncidir, r güç kaynağının iç direncidir, I devredeki akımdır.
Bununla birlikte, bu formül devre iletkenlerinin direncini dikkate almaz. DC kaynağının içinde ve harici devrede akımın farklı yönlerde aktığını anlamak gerekir. Fark, elemanın içinde eksi artı artı, sonra harici devrede artı artı eksi akması gerçeğinde yatmaktadır.
Bu, aşağıdaki şekilde açıkça gösterilmiştir:
Bu durumda, elektromotor kuvvet bir yük olmadığında, yani bir voltmetre ile ölçülür. Güç kaynağı rölantide.
EMF'yi voltaj ve yük direnci aracılığıyla bulmak için, güç kaynağının iç direncini bulmanız gerekir, bunun için voltajı farklı yük akımlarında iki kez ölçün ve ardından iç direnci bulun. Aşağıda formüllerle hesaplama prosedürü vardır, daha sonra R1, R2 sırasıyla birinci ve ikinci ölçümler için yük direncidir, kalan değerler benzerdir, U1, U2 yük altındaki terminallerindeki kaynak voltajıdır.
Yani, akımı biliyoruz, o zaman eşittir:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Bu durumda:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
İlk denklemleri değiştirirsek, o zaman:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Şimdi sol ve sağ kısımları birbirimize ayırıyoruz:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Mevcut kaynağın direncini hesapladıktan sonra:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
İç direnç r:
r = (U1 + U2) / I,
burada U1, U2, farklı yük akımlarında kaynak terminallerindeki voltajdır, I devredeki akımdır.
O zaman EMF:
E = I * (R + r) veya E = U1 + I1 * r
Voltaj nedir
Elektrik gerilimi (U olarak ifade edilir) yükün A noktasından B noktasına aktarılmasında elektrik alanının niceliksel özelliğini yansıtan fiziksel bir niceliktir. Buna göre, voltaj devrenin iki noktası arasında olabilir, ancak EMF'den farklı olarak, iki sonuç arasında olabilir. zincirin unsurlarından biri. EMF'nin harici kuvvetler tarafından gerçekleştirilen işi, yani belirli bir elemanda değil, tüm devre boyunca yük aktarmak için mevcut kaynağın veya EMF'nin çalışması olduğunu karakterize ettiğini hatırlayın.
Bu tanım basit bir dille ifade edilebilir. Doğru akım kaynaklarının voltajı, serbest elektronları bir atomdan diğerine belirli bir yönde hareket ettiren kuvvettir.
Alternatif akım için aşağıdaki kavramlar kullanılır:
- anlık voltaj, belirli bir zaman dilimi içindeki noktalar arasındaki potansiyel farktır;
- genlik değeri - bir süre boyunca anlık voltaj değerinin maksimum değerini modulo temsil eder;
- ortalama değer voltajın sabit bileşenidir;
- RMS ve RMS.
Devrenin voltajı, iletkenin malzemesine, yük direncine ve sıcaklığa bağlıdır. Elektromotor kuvveti Volt olarak ölçülür.
Sıklıkla, stresin fiziksel anlamını anlamak için bir su kulesi ile karşılaştırılır. Su sütunu voltajla ve akımla akışla tanımlanır.
Aynı zamanda, kuledeki su sütunu yavaş yavaş azalır, bu da voltajda bir düşüş ve akım gücünde bir düşüşü karakterize eder.
Peki fark nedir
Elektromotor kuvvetin voltajdan farkının ne olduğunu daha iyi anlamak için bir örnek düşünün. İçsel direncin olmadığı sonsuz güçte bir elektrik enerjisi kaynağı vardır. Elektrik devresine bir yük monte edilmiştir. Bu durumda, EMF ve voltajın aynı olduğu ifadesi, yani bu kavramlar arasında bir fark yoktur, doğrudur.
Bununla birlikte, bunlar gerçek hayatta meydana gelmeyen ideal koşullardır. Bu koşullar sadece hesaplamalarda kullanılır. Gerçek hayatta, güç kaynağının iç direnci dikkate alınır. Bu durumda, EMF ve voltaj farklıdır.
Şekil, gerçek koşullarda elektromotor kuvvet ve voltaj değerlerinde farkın ne olacağını göstermektedir. Ohm'un tam bir zincir yasası için yukarıdaki formül tüm süreçleri açıklar. Açık devre ile akü terminalleri 1,5 Volt olacaktır. Bu EMF'nin değeridir. Yükü bağlayarak, bu durumda bir ampuldür, 1 voltluk bir voltaja sahip olacaktır.
İdeal bir kaynaktan fark, güç kaynağının iç direncidir. Bu dirençte bir voltaj düşüşü meydana gelir. Bu süreçler Ohm kanununun eksiksiz bir zincir için tanımlanmasıyla açıklanmaktadır.
Elektrik güç kaynağının terminallerindeki ölçüm cihazı 1,5 Voltluk bir değer gösteriyorsa, bu bir elektromotor kuvveti olacaktır, ancak yük yoksa, tekrarlayacağız.
Yükü bağlarken, terminaller açıkça daha düşük bir değere sahip olacaktır. Bu gerginlik.
Sonuç
Yukarıdakilerden, EMF ve voltaj arasındaki ana farkın şu olduğu sonucuna varabiliriz:
- Elektromotor kuvvet güç kaynağına bağlıdır ve voltaj bağlı yüke ve devreden akan akıma bağlıdır.
- Elektromotor kuvvet, DC ve AC devrelerinde meydana gelen elektriksel olmayan dış kuvvetlerin çalışmasını karakterize eden fiziksel bir niceliktir.
- Voltaj ve EMF'nin tek bir ölçü birimi vardır - Volt.
- U, birim test yükü A noktasından B noktasına aktarıldığında üretilen etkin elektrik alanının çalışmasına eşit fiziksel bir niceliktir.
Dolayısıyla, kısaca, eğer U bir su sütunu olarak temsil edilirse, EMF bunun sabit bir su seviyesini koruyan bir pompa olduğu düşünülebilir. Makaleyi okuduktan sonra ana farkı anlayacağınızı umuyoruz!
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
