Электродвижущая сила формула: Электродвижущая сила – Умскул Учебник

схема, расчет, рисунок, как вычислить?

Главная » Технические данные

На чтение 3 мин Просмотров 960

В разгар учебного года многим ученым деятелям требуется эдс формула для разных расчетов. Эксперименты, связанные с гальваническим элементом, так же нуждаются в информации об электродвижущей силе. Но для начинающих не так-то просто понять, что же это такое.

Содержание

1. Формула нахождения эдс
2. Таблица значений
3. Простое объяснение электродвижущей силы
4. Эдс гальванического элемента — формула
5. Где используются разные виды ЭДС?

Формула нахождения эдс

Первым делом разберемся с определением. Что означает эта аббревиатура?

ЭДС или электродвижущая сила – это параметр характеризующий работу любых сил не электрической природы, работающих в цепях где сила тока как постоянного, так и переменного одинакова по всей длине. В сцепленном токопроводящем контуре ЭДС приравнивается работе данных сил по перемещению единого плюсового (положительного) заряда вдоль всего контура.

Ниже на рисунке представлена эдс формула.

Аст – означает работу сторонних сил в джоулях.

q — это переносимый заряд в кулонах.

Сторонние силы – это силы которые выполняют разделение зарядов в источнике и в итоге образуют на его полюсах разность потенциалов.

Для этой силы единицей измерения является вольт. Обозначается в формулах она буквой «E».

Только в момент отсутствия тока в батареи, электродвижущая си-а будет равна напряжению на полюсах.

ЭДС индукции:

ЭДС индукции в контуре, имеющем N витков:

При движении:

Электродвижущая сила индукции в контуре, крутящемся в магнитном поле со скоростью w:

Таблица значений

Простое объяснение электродвижущей силы

Предположим, что в нашей деревне имеется водонапорная башня. Она полностью наполнена водой. Будем думать, что это обычная батарейка. Башня — это батарейка!

Вся вода будет оказывать сильное давление на дно нашей башенки. Но сильным оно будет только тогда, когда это строение полностью наполнено H₂O.

В итоге чем меньше воды, тем слабее будет давление и напор струи будет меньше. Открыв кран, заметим, что каждую минуту дальность струи будет сокращаться.

В результате этого:

1. Напряжение – это сила с которой вода давит на дно. То есть давление.
2. Нулевое напряжение — это дно башни.

С батареей все аналогично.

Первым делом подключаем источник с энергией в цепь. И соответственно замыкаем ее. Например, вставляем батарею в фонарик и включаем его. Изначально заметим, что устройство горит ярко. Через некоторое время его яркость заметно понизится. То есть электродвижущая сила уменьшилась (вытекла если сравнивать с водой в башне).

Если брать в пример водонапорную башню, то ЭДС это насос качающие воду в башню постоянно. И она там никогда не заканчивается.

Эдс гальванического элемента — формула

Электродвижущую силу батарейки можно вычислить двумя способами:

• Выполнить расчет с применением уравнения Нернста. Нужно будет рассчитать электродные потенциалы каждого электрода, входящего в ГЭ. Затем вычислить ЭДС по формуле .
• Посчитать ЭДС формуле Нернста для суммарной ток образующей реакции, протекающей при работе ГЭ.

Таким образом вооружившись данными формулами рассчитать электродвижущую силу батарейки будет проще.

Где используются разные виды ЭДС?

1. Пьезоэлектрическая применяется при растяжении или сжатии материала. С помощью нее изготавливают кварцевые генераторы энергии и разные датчики.
2. Химическая используется в гальванических элементах и аккумуляторах.
3. Индукционная появляется в момент пересечения проводником магнитного поля. Ее свойства применяют в трансформаторах, электрических двигателях, генераторах.
4. Термоэлектрическая образуется в момент нагрева контактов разнотипных металлов. Свое применение она нашла в холодильных установках и термопарах.
5. Фото электрическая используется для продуцирования фотоэлементов.

 

Batareykaa.ru

Урок 31. Лабораторная работа № 08. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.

Лабораторная работа № 8

   Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока

».

   Цель: научиться определять электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.

   Оборудование: 1. Амперметр лабораторный;

                             2. Источник электрической энергии;

                             3. Соединительные провода,

                             4. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;

                             5. Переключатель однополюсный; ключ.

Теория.

   Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами.

   Силы неэлектрического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

   При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

   Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q внутри источника тока к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

 

   ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

   Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].

   Чтобы измерить ЭДС источника, надо присоединить к нему вольтметр при разомкнутой цепи.

   Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источника и обозначают r.

   Если цепь разомкнута, то работа сторонних сил превращается в потенциальную энергию источника тока. При замкнутой цепи эта потенциальная энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней цепи с сопротивлением R и во внутренней части цепи с сопротивлением r , т.е.

ε = IR + Ir.

   Если цепь состоит из внешней части сопротивлением R и внутренней сопротивлением r, то,  согласно закону сохранения энергии, ЭДС источника будет равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи, т.к. при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение , где IR – напряжение на внешнем участке цепи, а Ir – напряжение на внутреннем участке цепи.

   Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:

   Эта формула выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

   ε и r можно определить опытным путем.

   Часто источники электрической энергии соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.

   При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.

   Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

   Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

   1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε₁ + ε₂ + ε₃

   2. Общее сопротивление батареи источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников r_{батареи}= r₁ + r₂ + r₃

Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε_1, а сопротивление r_{батареи}= nr₁

   3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 

   При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.

   Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

   Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС. Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

 

1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε₁= ε₂ = ε₃

2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника r_{батареи}= r₁/n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 

   Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы – параллельно или последовательно.

   Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.

Ход работы.

   1. Начертите таблицу:

№ опыта	Источник электрической энергии ВУП, В	1-й отсчет		2-й отсчет		Э.Д.С. ε , В	Внутреннее сопротивление, r , Ом
		R1, Ом	Сила тока I1 , А	R2, Ом	Сила тока I2 , А
1	1	1		2

   2. Рассмотрите  шкалу амперметра  и определите цену одного деления.
   3. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1. Переключатель поставить в среднее положение.

Рисунок 1.

   4. Замкнуть цепь, введя меньшее сопротивление R₁. Записать величину силы тока I₁. Разомкнуть цепь.

   5. Замкнуть цепь, введя большее сопротивление R₂. Записать величину силы тока I₂. Разомкнуть цепь.

   6. Вычислить значение ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии.

   Закон Ома для полной цепи для каждого случая:     и    

   Отсюда получим формулы для вычисления ε и r:

   

  

   7. Результаты всех измерений и вычислений запишите в таблицу.

   8. Сделайте вывод.

   9. Ответьте на контрольные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

   1. Раскройте физический смысл понятия «электродвижущая сила источника тока».

   2.  Определить сопротивление внешнего участка цепи, пользуясь результатами полученных измерений и законом Ома для полной цепи.

   3. Объяснить, почему внутреннее сопротивление возрастает при последовательном соединении аккумуляторов и уменьшается при параллельном в сравнении с сопротивлением r₀ одного аккумулятора.

   4. В каком случае вольтметр, включенный на зажимы генератора, показывает ЭДС генератора и в каком случае напряжение на концах внешнего участка цепи? Можно ли это напряжение считать также и напряжением на концах внутреннего участка цепи?

Вариант выполнения измерений.

Опыт 1. Сопротивление R₁=2 Ом, сила тока I₁=1,3 А.

              Сопротивление R₂=4 Ом, сила тока I₂=0,7 А.

Что такое ЭДС или электродвижущая сила? Определение, символ, единица измерения, формула » ElectroDuino

12 августа 2021 8 сентября 2021 admin 0 комментариев Электрический заряд, электрический ток, электродвижущая сила, ЭДС, напряжение

Привет друзья! Добро пожаловать в ElectroDuino. Этот блог основан на EMF или Electromotive Force . Здесь мы обсудим, что такое ЭДС или электродвижущая сила, определение, символ, единица измерения,   Измерение и формула.

. Что такое ЭДС или электродвижущая сила?

Определение: Электродвижущая сила определяется как максимальная разность электрических потенциалов, развиваемая любым источником электроэнергии, таким как батарея, генератор или фотогальванический элемент.

Как следует из названия электродвижущей силы, мы думаем, что слово «сила» означает, что это один вид силы, но это несколько вводит в заблуждение, потому что ЭДС — это не сила, а работа, которая передает энергию. Другими словами, электродвижущая сила (ЭДС) определяется как количество работы, выполненной при преобразовании или преобразовании энергии из одной энергии в другую, и количество электричества, которое проходит через источник электричества, такой как батарея или генератор.

Содержание

Описать электродвижущую силу или ЭДС

Например, когда батарея подключена к проводнику, это заставляет электроны течь от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи через проводник, что дает некоторое электрическое напряжение. энергии проводнику. Батарея представляет собой гальваническую ячейку, поэтому работа, совершаемая батареей, преобразует химическую энергию внутри нее в электрическую энергию.

Электродвижущая сила элемента

Мы знаем, что батарея состоит из электролитов и электродов, химическая реакция которых приводит к переносу положительных и отрицательных ионов. Предположим, что сила, действующая на ионы, равна Fc, а расстояние между двумя терминалами равно D, поэтому проделанная работа равна F _c D.

Проделанная работа = F _c D

Мы также знаем, что эта химическая сила внутри батареи уравновешивается электрической силой Fe, равной Fc.

F _c =F _e

Следовательно, проделанная работа также равна F _e d.

Проделанная работа = F _e D

Теперь ЭДС определяется как работа, выполненная на единицу заряда. Поэтому в этом случае ЭДС будет равно FeD/q.

ЭДС = FeD/q

Электродвижущая сила химического элемента или батареи

Символ электродвижущей силы

Электродвижущая сила или ЭДС обозначается (E), а также символом ε.

  Единица электродвижущей силы или ЭДС

Если электрический заряд Q проходит через устройство (устройство без внутреннего сопротивления) и получает энергию W. Тогда чистой электродвижущей силой или ЭДС для этого устройства является энергия, полученная на единичный заряд. Итак, мы можем написать

ЭДС = полученная энергия (Вт) / единица заряда (Q)

            = Джоули / Кулоны = Вольт 014, что эквивалентно джоулю на кулон.

  Размерность электродвижущей силы

Электродвижущая сила, ЭДС (ε) = проделанная работа / заряд

Мы знаем, что размерная формула проделанной работы = M ^{1 901 10 л 2 T -2 и для заряда = I 1 T 1}

  Итак, размерная формула ЭДС = M ¹ L ² Т ^-2 / И ¹ T ¹

                                           0109 -1     

Где, M = масса, I = ток, L = длина, T = время

  Формула для электродвижущей силы

Формула для электродвижущей силы или ЭДС представлена ​​в виде

ЭДС (ε) = напряжение элемента + (ток в цепи x внутреннее сопротивление элемента)

         ε = V + Ir

Где,

• В = напряжение элемента
• I = ток в цепи
• r = внутреннее сопротивление элемента
• ε = электродвижущая сила

9000 2  

Ток электричества и цепей постоянного тока

*Пожалуйста, щелкните заголовок видео, чтобы воспроизвести видео, если видео не загружается должным образом.

Ток — это скорость потока заряда через поперечное сечение точки проводника. I = Q / t     , I — ток (А), Q — заряд (Кл) и t — время (с).

V = I R     , V — напряжение (В), I — ток (А), R — сопротивление (Ом).

Обычный ток течет в направлении от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи (это общепринятое мнение людей о направлении тока, но на самом деле это неверно).

Электрон течет в направлении от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи (это действительно правильное представление о токе как скорости потока электронов через цепь).

Смотрите следующее видео, в котором исследуются формулы I = Q / t , V = IR , обычный поток тока и поток электронов.

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила (Э. Д.С.) источника электрического тока – это общая работа, совершаемая источником электрического тока при перемещении единицы заряда по полной цепи.

э.д.с. = Вт / Q   , W — работа, совершаемая источником электричества, Q — заряд.

**Многих студентов не устраивает определение Э.Д.С. потому что это звучит абстрактно. ЭДС описывает источник электричества (например, аккумулятор). ЭДС также описывает, что существует определенный общий объем работы, выполняемой источником электричества (батареей) для перемещения единицы заряда (то есть 1 кулон заряда) по цепи.

Используя здесь здравый смысл, мы можем понять, что заряды не волшебным образом движутся сами по себе по цепи без какой-либо работы, которая их перемещает. Батарея должна совершать работу, чтобы перемещать их по цепи. Таким образом, определение говорит об общей работе, выполненной электрическим источником (батареей) при движении (перемещении) единичного заряда по полной цепи.

В итоге формула говорит и об определении. ЭДС = Вт / Q . W делится на Q, так как мы говорим о работе, выполненной на каждую единицу заряда.

Например, предположим, что общая работа, проделанная (Вт) для возбуждения 2 Кл заряда, равна 20 Дж. Конечно, чтобы найти общую работу, затрачиваемую на возбуждение каждого 1 Кл заряда, мы примем ЭДС = Вт / Q = 20 Дж ÷

 2 Кл = 10 Дж/Кл и, следовательно, это означает, что требуется 10 Дж работы, чтобы передать каждый 1 Кл заряда по цепи. Это простая задача по математике для начальной школы. Не думайте слишком сложно. Таким образом Э.Д.С. = Вт / Q. 

Разность потенциалов (В) между двумя точками компонента цепи – это количество электрической энергии, преобразованной в другие формы энергии на каждую единицу заряда, проходящую между двумя точками. V = W / Q    или V = E / Q   , 

В – разность потенциалов (В), W – проделанная работа (Дж), E – количество электрической энергии, преобразованной в другие формы (Дж), Q – заряд (Кл).

См. следующее видео, в котором показано объяснение этого определения.

Сопротивление проводника представляет собой отношение разности потенциалов на нем к току, протекающему по нему. В), I ток (А).

См. следующее видео, объясняющее определение сопротивления. Мы понимаем, что некоторые материалы, такие как нихром, имеют более высокое сопротивление, чем другие материалы, такие как медь. Эта простая идея сопротивления также является мерой способности материала сопротивляться протекающему через него току (или, точнее, потоку электронов через него). Для ответов уровня O используйте правильное определение, которое выражает сопротивление как отношение разности потенциалов к току. 9

R = pl/A , A — площадь поперечного сечения провода (м²)

На основании приведенной выше формулы сопротивление прямо пропорционально длине, а сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения:
1. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Например. удвоение длины удваивает сопротивление.

2. Чем тоньше провод, тем больше сопротивление. Например. уменьшение вдвое радиуса провода увеличивает сопротивление в четыре раза.

Если предположить, что в последовательной цепи есть три резистора, Общее сопротивление R = R1 + R2 + R3   ,  R1, R2 и R3 относится к трем различным резисторам.

Кроме того, Общее напряжение (Э.Д.С.) = V1 + V2 + V3 ,     V1, V2 и V3 относятся к разным разностям потенциалов на трех резисторах.

Посмотрите следующее видео, в котором объясняется, как смотреть на сопротивление, ток, а также разность потенциалов в последовательной цепи.

Предположим, что в цепи параллельно соединены два резистора. Чтобы найти общее сопротивление, мы используем следующую формулу:

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 и R2 – сопротивление двух разных резисторов.

**Обратите внимание, что при использовании приведенной выше формулы следите за тем, чтобы левая часть уравнения была равна 1 / R , поэтому не забудьте инвертировать ответ, чтобы получить R. Некоторые учащиеся всегда проявляют невнимательность и забывают инвертировать свой ответ, чтобы получить R и так потерял ненужные отметки.

Кроме того, Total V = V1 = V2 , в этом случае V1 и V2 — это разность потенциалов на двух разных резисторах, а разность потенциалов абсолютно одинакова для источника электричества (батареи) и каждого из резисторов, когда они подключены параллельно.

См. следующее видео по нахождению полного сопротивления при параллельном подключении, а также по нахождению тока в каждой ветви цепи при параллельном подключении. Обратите внимание, что два разных тока, протекающих через две ветви в этом параллельном расположении, в сумме равны току, протекающему через главную цепь.