Формула эдс цепи: Формула ЭДС в физике

Закон ома для полной цепи: формула для расчета

В электрике и электронике действует несколько основных физических законов, объясняющих и регулирующих все текущие процессы. К наиболее значимым относится закон Ома для полной цепи, описывающий взаимодействия меду током, напряжением и сопротивлением. Эти положения широко применяются на практике при расчетах всевозможных электронных схем.

Содержание

Отдельный участок и полная электрическая цепь

Закон Ома, применительно к участку или всей цепи, может рассматриваться в двух вариантах расчетов:

• Отдельный краткий участок. Является частью схемы без источника ЭДС.
• Полная цепь, состоящая из одного или нескольких участков. Сюда же входит источник ЭДС со своим внутренним сопротивлением.

Расчет тока участка электрической схемы

В этом случае применяется основная формула I = U/R, в которой I является силой тока, U – напряжением, R – сопротивлением. По ней можно сформулировать общепринятую трактовку закона Ома:

Электрический ток, проходящий через некоторый участок цепи, находится в прямой пропорции с приложенным напряжением, и в обратной пропорции – с сопротивлением.

Данная формулировка является основой для многих других формул, представленных на так называемой «ромашке» в графическом исполнении. В секторе Р – определяется мощность, в секторах I, U и R – проводятся действия, связанные с силой тока, напряжением и сопротивлением.

Каждое выражение – и основное и дополнительные, позволяют рассчитать точные параметры элементов, предназначенных для использования в схеме.

Специалисты, работающие с электрическими цепями, выполняют быстрое определение любого из параметров по методике треугольников, изображенных на рисунке.

В расчетах следует учитывать сопротивление проводников, соединяющих между собой элементы участка. Поскольку они изготавливаются из разных материалов, данный параметр будет отличаться в каждом случае. Если же потребуется сформировать полную схему, то основная формула дополняется параметрами источника напряжения, например, аккумуляторной батареи.

Вариант расчета для полной цепи

Полная цепь состоит из отдельно взятых участков, объединенных в единое целое вместе с источником напряжения (ЭДС). Таким образом, существующее сопротивление участков дополняется внутренним сопротивлением подключенного источника. Следовательно, основная трактовка, рассмотренная ранее, будет читаться следующим образом: I = U / (R + r). Здесь уже добавлен резистивный показатель (r) источника ЭДС.

С точки зрения чистой физики этот показатель считается очень малой величиной. Однако, на практике, рассчитывая сложные схемы и цепи, специалисты вынуждены его учитывать, поскольку дополнительное сопротивление оказывает влияние на точность работы. Кроме того, структура каждого источника очень разнородная, в результате, сопротивление в отдельных случаях может выражаться достаточно высокими показателями.

Приведенные расчеты выполняются применительно к цепям постоянного тока. Действия и расчеты с переменным током производятся уже по другой схеме.

Действие закона к переменной величине

При переменном токе сопротивление цепи будет представлять из себя так называемый импеданс, состоящий из активного сопротивления и реактивной резистивной нагрузки. Это объясняется наличием элементов с индуктивными свойствами и синусоидальной величиной тока. Напряжение также является переменной величиной, действующей по своим коммутационным законам.

Следовательно, схема цепи переменного тока по закону Ома рассчитывается с учетом специфических эффектов: опережения или отставания величины тока от напряжения, а также наличия активной и реактивной мощности. В свою очередь, реактивное сопротивление включает в себя индуктивную или емкостную составляющие.

Все этим явлениям будет соответствовать формула Z = U / I или Z = R + J * (XL – XC), в которой Z является импедансом; R – активной нагрузкой; XL , XC – индуктивной и емкостной нагрузками; J – поправочный коэффициент.

Последовательное и параллельное включение элементов

Элементы полной цепи или участка цепи могут соединяться последовательно или параллельно. Для каждого варианта действие тока и напряжения будет разным, поэтому закон Ома для замкнутой цепи в обоих случаях тоже отличается. Данный физические свойства комбинированно используются в различных электрических схемах.

Цепь последовательно включенных резистивных элементов

Если в качестве примера взять два элемента на отдельном участке, то поведение основных величин можно записать в следующем виде:

• I = I1= I2 (силы токов равны)
• U = U1+ U2 (общее напряжение состоит из суммы напряжений)
• R = R1+ R2 (общее сопротивление также является суммой двух сопротивлений)

Отсюда можно сделать вывод, что вне зависимости от количества резистивных элементов 1, 2 или 3, соединенных последовательно, сила тока на участке остается неизменной. Общее значение напряжения эквивалентно источнику ЭДС, а для каждого компонента определяется основной формулой закона Ома.

Цепь параллельно включенных резистивных элементов

При параллельном подключении действие закона Ома происходит несколько иначе:

• I = I1+ I2 …  (силы токов, проходящих через элементы, складываются)
• U = U1= U2 … (все напряжения равны между собой)
• 1 / R = 1 / R1+ 1 / R2 + … (сопротивление суммируется по отдельной схеме)

Довольно часто используются смешанные схемы подключения, в которых используются оба варианта, объединенные в замкнутый контур. В этом случае сначала рассчитывается общий резистивный номинал на участке с параллельным подключением, после чего к полученному результату добавляется значение резистора на последовательном соединении.

Интегральная и дифференциальная формы закона

Все варианты, рассмотренные выше, подходят ближе к идеальным условиям, где каждый элемент имеет свой постоянный показатель. В том числе и в проводниках рассматривается однородная структура, хотя на практике такое встречается очень редко. Большинство схем состоят из множества участков, на которых используются разные проводники, отличающиеся материалом и сечением.

Интегральная форма расчетов практически совпадает с действием закона Ома для полной цепи и других его производных. Следовательно, сила тока, протекающего в проводнике, будет зависеть от разности потенциалов на его концах и его полного сопротивления. То есть, напряжение можно определить: I * R = φ1 – φ2 + έ или же U=I x R.

Дифференциальная форма используется в основном для изучения и теоретических расчетов бесконечно малых проводников на ничтожно малом участке цепи. Коротко это можно написать в таком виде:

• ej = aE

В этом выражении А является удельной теплопроводностью, E – напряженностью электрического поля, j – плотностью потока частиц с электрическим зарядом. Следовательно, произведение ej будет плотностью электрического тока. Поскольку Закон Ома в данном случае касается лишь одной точки, поэтому он и получил название дифференциальной формы.

Выводы

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома для полной цепи. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Специалисты в области электрики и электроники в своей работе постоянно используют закон Ома для полной электрической цепи и ее отдельных участков.

Видеоинструкция

формула и определение, источник ЭДС

Взаимозависимость параметров системы в физике принято называть законом.

В электротехнике таковых было открыто несколько и один из главнейших — закон Ома для замкнутой цепи.

В данной статье он и все связанные с ним понятия рассматриваются подробно.

Закон Ома для замкнутой цепи

Электрическая цепь — это замкнутый контур из проводников и прочих токопроводящих элементов, по которому движутся свободные заряды, то есть протекает ток.

Какова причина их движения? Объяснить его действием электростатического поля нельзя: работа последнего при перемещении заряженной частицы по закольцованному контуру, как известно, равна нулю, а между тем в электросети в момент протекании тока явно совершается некая отличная от нуля работа — выделяется тепло, горит свет либо возникает магнитное поле.

Следовательно, должны быть какие-то иные силы, обуславливающие данное движение. Их называют сторонними (СС), а компонент электросхемы, в котором они проявляются, — источником тока (ИТ или двухполюсником). СС, преодолевая силы электростатического поля, «растаскивают» минусовые и плюсовые заряды в разные части ИТ (они называются полюсами), создавая разность потенциалов, и далее те движутся по сети под действием электростатического поля.

Аналогично подъемник «заряжает» потенциальной энергией поднимаемый груз, преодолевая силу гравитации, а циркуляционный насос — кинетической энергией частицы воды, создавая разность давлений. Электрическую сеть, включающую ИТ, называют полной или замкнутой. В противоположность ей, сеть вне двухполюсника называют внешней.

В разных ИТ сторонние силы создаются следующими способами:

1. фотонным. Разность потенциалов возникает при взаимодействии фотонов (из этих частиц состоит свет) с полупроводниковыми материалами. Действующие по такому принципу ИТ называют солнечными батареями;
2. химическим. На этом принципе основано действие гальванических элементов — батареек и аккумуляторов. К примеру, химическое разделение зарядов возникает при погружении в серную кислоту медного и цинкового электродов. Кислота изымает из каждого металла положительно заряженные ионы, но цинк отдает их легче и потому принимает относительно меди отрицательный заряд. Медный же электрод становится положительным полюсом, и если теперь соединить его с цинковым электродом проволокой, по ней потечет ток;
3. электромагнитным. СС вызываются воздействием на проводник переменного магнитного поля. Изменение его параметров, то есть его «переменность», достигается за счет движения относительно него проводника: тот совершает обороты в поле либо, наоборот, магнит вращают вокруг проводника. На этом принципе основана работа электрогенераторов (в обиходе называются динамо-машинами).

Возникновение электротока в проводнике под действием переменного электромагнитного поля, называется электромагнитной индукцией. Двигая заряды q по сети, СС совершают некую работу А. Она, очевидно, пропорциональна величине перемещаемого q, а значит, при любой величине А и Q их соотношение остается константой и может выступать характеристикой двухполюсника. Ее называют электродвижущей силой (ЭДС).

Электродвижущая сила источника тока

Математическое выражение ЭДС, обозначенной буквой Ԑ, записывается так: Ԑ = А/q. Измеряют ЭДС в тех же единицах, что и напряжение — в вольтах (В). Из последнего выражения работа СС записывается как А = Ԑ * q. С другой стороны, работа СС, согласно закону сохранения энергии, должна равняться действию электрического тока. Последняя состоит в выделении тепла (рассматривается сеть постоянного тока с активным сопротивлением).

Выделяемое тепло, в соответствии с законом Дж.-Ленца, вычисляется как произведение квадрата силы тока и электросопротивления. Последняя характеристика присуща как внешней цепи — она обозначается через R, так и ИТ (сопротивление обмоток генератора или электролита, обозначаемое через r).

Математическая запись вышесказанного:

1. теплота, выделяющаяся во внешней сети: Q1 = I² * R * t;
2. теплота, выделяющаяся в ИТ: Q2 = I² * r * t;
3. работа СС: А = Ԑ * q = I² * R * t + I² * r * t.

Силой тока I, как известно, называют количество заряда, пересекающее поперечное сечение проводника за единицу времени: I = q / t. Значит, q = I * t, соответственно, Ԑ * q = E * I * t. Тогда получим: А = Е * q = Ԑ * I * t = I

2 * R * t + I² * r * t. Сократив обе части равенства на I * t, получим: Ԑ = I * R + I * r. Откуда I = Ԑ / (R + r).

Последнее выражение представляет собой математическую запись закона Ома для замкнутой (полной) электросхемы. Сила тока в сети находится в прямой зависимости от ЭДС его источника и в обратной – от полного сопротивления. Как ясно из определения, сумму сопротивлений внешней цепи и ИТ (R + r) называют ее полным сопротивлением.

Таким образом, закон Ома для участка сети, выражаемый формулой I = U / R, является частным случаем закона для полной цепи, в котором двухполюсник во внимание не берут. Из него следует, что U = I * R. Возвращаясь к записи Ԑ = I *R + I * r, можно Заменить I * R на U, и тогда получится: Ԑ = U + I * r.

Формула закона Ома для замкнутой цепи

Поскольку через R обозначалось сопротивление всех наружных проводников, U в данном выражении определяет напряжение на ее концах, то есть на клеммах ИТ. После переноса слагаемого из одной части равенства в другую, получим: U = Ԑ – I * r.

Напряжение на клеммах двухполюсника зависит от протекающего в сети тока. Когда электросеть разомкнута и сила тока равна нулю, U = Ԑ. При коротком замыкании (КЗ), когда ток приобретает максимально возможное значение, U = 0.

Коэффициент полезного действия

Любое устройство или механизм сообщенную ему извне энергию частично расходует на всевозможные потери, а ее оставшееся количество преобразует в работу. Она именуется полезной (Апол). Отношение полезной работы к общим затратам энергии, говорит об эффективности устройства. Такую характеристику называют коэффициентом полезного действия (КПД): КПД = Апол / А.

Коэффициент полезного действия источника тока

В электротехнике «полезной» называют работу тока во внешней цепи. В самом простом случае (постоянный ток, активное сопротивление) она равна количеству тепловыделения, то есть: Апол = Qвнеш = I² * R * t. Выше было показано, что совокупная работа СС А = I² * R * t + I² * r * t, следовательно: КПД = Апол / А = I² * R * t / (I² * R * t + I² * r * t) = R / (R + r).

Приведенная формула позволяет определить КПД ИТ. В соответствии с законом сохранения энергии, он не может быть больше единицы. Принято КПД указывать в процентах. Так, при его значении, к примеру равному 0,95, говорят, что КПД составляет 95%.

Источник ЭДС

Выше было показано, что в реальном ИТ, напряжение на клеммах U зависит от силы тока в электросети. Источник ЭДС — это идеальный, теоретический ресурс напряжения (ИН) с отсутствующим внутренним сопротивлением (r = 0), то есть напряжение U на его контактах и ЭДС равны. Сила тока здесь на это равенство не влияет.

Идеальный источник напряжения

При КЗ ток становится теоретически бесконечно большим. В самом деле, если в выражении закона Ома для полной цепи: I = Ԑ / (R + r) Если полное сопротивление приравнять к нулю, сила тока I достигает бесконечности.

Поэтому источник ЭДС представляет собой теоретический бесконечный источник мощности. В реальности подобное невозможно, так как при КЗ ток в электросети ограничивается сопротивлением двухполюсника (обмоток генератора или электролита гальванического элемента).

Реальный ИН представляет собой источник конечной мощности. На схемах его обозначают как идеальный ИН с подключенным к нему последовательно элементом, соответствующим сопротивлению ИТ.

Соединение источников тока

Если одного ИТ для работы устройства недостаточно, их устанавливают несколько. Характер работы такой группы зависит от способа соединения отдельных источников.

Есть три варианта:

1. последовательное;
2. параллельное;
3. смешанное.

При последовательном подключении ИТ выстраивают в ряд, соединяя «плюсом» к «минусу». При этом заряды проходят по порядку через все источники, воспринимая энергию от каждого из них.

Следовательно, совокупные:

• ЭДС группы равна алгебраической сумме этих характеристик всех ИТ;
• сопротивления группы двухполюсников равно сумме соответствующих параметров каждого из них.

Если соединены n идентичных ИТ с ЭДС, равным Ԑ, и сопротивлением r, то эти параметры для группы окажутся, соответственно: Ԑ гр = n * E; Rгр = n * r. Тогда закон Ома для замкнутой цепи записывается в такой форме: I = (n * Ԑ) / (R + n * r).

Последовательное и параллельное соединение источников

Если направление от «минуса» к «плюсу» в источнике совпадает с движением часовой стрелки, то его ЭДС считается положительной. Электродвижущая сила, направленная в противоположную сторону, отрицательна.

Если внутреннее сопротивление источников в сравнении с R цепи пренебрежимо мало, а надо увеличить U на наружной сети, ИТ соединяют последовательно.

«Плюсы» ИТ, установленных параллельно, подсоединяются к одному концу системы проводников, а все «минусы» — к другому, при этом:

1. каждый заряд набирает энергию только в одном ИТ, потому ЭДС группы равна одноименному параметру одного двухполюсника: Ԑ гр = Ԑ;
2. через отдельно взятый ИТ протекает только доля потока, потому совокупное внутреннее сопротивление группы ниже внутреннего одного элемента в n раз: rгр = r / n. Здесь n — число ИТ в группе.

Здесь также рассматривается случай с одинаковыми ИТ.

Закон Ома для полной цепи примет следующую форму: I = Ԑ / (R + (r / n)). Как видно, замена одного ИТ группой параллельно подключенных, приводит к увеличению I во внешней сети.

Соответственно, такой способ подключения применяют при необходимости повысить силу тока в электросети без увеличения напряжения, и сопротивление наружной сети соизмеримо с аналогичным параметром одного двухполюсника.

Видео по теме

Объяснение закона Ома для замкнутой цепи в видео:

Как видно, закон Ома для замкнутой электросхемы соотносит главные «электрические» параметры: силу тока, ЭДС источника напряжения и сопротивление. Потому его следует знать и понимать любому, кто стремится освоить электротехнику.

ЭДС и напряжение в электрической цепи в электротехнике (ТОЭ)

Электрическая цепь:

Основными элементами электрической цепи являются:

1. источник электрической энергии;
2. потребители;
3. устройства для передачи электрической энергии.

В источниках электрической энергии (генераторах, аккумуляторах, солнечных батареях, термоэлементах и др.) происходит преобразование различных видов энергии в электрическую.

В генераторах в электрическую энергию преобразуется механическая, тепловая, гидро-, атомная и другие виды энергии. В гальванических элементах и аккумуляторах в электрическую энергию преобразуется химическая энергия. Термоэлементы, фотоэлементы, солнечные батареи преобразуют в электрическую тепловую и световую энергию.

В потребителях происходит обратный процесс, т. е. электрическая энергия преобразуется в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии.

Устройствами для передачи электрической энергии от источников к потребителям являются линии электропередачи, провода, кабели и другие проводники. Провод представляет собой металлическую проволоку из меди, алюминия или стали, покрытую или не покрытую изолирующим слоем. Изоляция препятствует контакту с токоведущими участками цепей, находящимися под напряжением.

Все основные элементы электрической цепи обладают электрическим сопротивлением.

Кроме основных элементов электрические цепи содержат вспомогательные элементы: предохранители, рубильники, выключатели, переключатели, измерительные приборы (амперметры, вольтметры, счетчики) и др.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов, называется схемой электрической цепи. Все основные и вспомогательные элементы в схемах электрических цепей имеют условные обозначения (Приложение 3). Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электрической цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участку электрической цепи.
 

Ток в электрической цепи

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи (ключ К замкнут — рис. 2.1).

Интенсивность направленного перемещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи характеризует величину тока.

Обозначается величина постоянного тока буквой

Измеряется ток в амперах, т.е.  (ампер) – единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени. Постоянный ток изображен на графике (рис. 2.2).

За направление тока в замкнутой электрической цепи принимается направление от положительной клеммы источника к его отрицательной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противоположно направлению перемещения электронов в замкнутой цепи. Ток в цепи направлен так, как перемещались бы положительные заряды.

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех участках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение, в противном случае в какой-либо точке электрической цепи накапливались бы заряды, чего не может быть в замкнутой электрической цепи. направлен перпендикулярно площади сечения проводника.

Допустимая плотность тока определяет способность проводника определенного сечения выдерживать ту или иную токовую нагрузку. Так, например, допустимая плотность тока для монтажных проводов По допустимой плотности тока определяют сечение проводов коротких линий и проверяют сечение проводов длинных линий, рассчитанных по допустимой понтере напряжения. Допустимая плотность тока в проводах из различного материала и различных марок при разных условиях монтажа приводится в справочной литературе (Приложение 11).
 

Источник электрической энергии осуществляет направленное перемещение электрических зарядов по всей замкнутой цепи (рис. 2.3).

Энергия которую затрачивает или может затратить источник на перемещение единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, характеризует электродвижущую силу источника Е (ЭДС):

Из определения следует, что ЭДС является энергетической характеристикой источника тока, а не силовой, как можно было бы решить по названию «электродвижущая сила». Единицей измерения ЭДС является вольт:

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует напряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем):

Для замкнутой электрической цепи условие равновесия напряжений 

Таким образом, ЭДС источника можно рассматривать как сумму падений напряжения на внутреннем и на внешнем участках замкнутой цепи (рис. 2.3).

Режимы работы источников электродвижущей силы; Студопедия

Последнее уравнение показывает, что напряжение на зажимах работающего источника не равно его ЭДС, оно либо меньше, либо больше ЭДС и зависит от режима работы источника.

Содержание

Режимы работы источников ЭМП

Такое расположение источников, когда они производят токи одинаковый направление называется последовательный согласный. В этом случае оба источника работают в одном режиме -. режим генератора – вырабатывают энергию и передают ее во внешнюю цепь.

Закон Ома для цепи с любым количеством источников.

Такая комбинация источников, когда они генерируют токи в противоположном направлении направление называется последовательно друг с другом.

В этом случае источники работают в разных режимах:

Источник с большей ЭДС (источник, направление ЭДС которого совпадает с направлением тока, протекающего в цепи) работает в режиме gгенератор;

Источник с меньшей ЭДС (источник, направление ЭДС которого противоположно направлению тока, протекающего в цепи) действует следующим образом потребительИсточник находится в режиме потребителя, потребляя часть энергии другого источника.

Из последнего уравнения следует, что напряжение на зажимах работающего источника не равно его ЭДС, оно либо меньше, либо больше ЭДС и зависит от режима работы источника.

Напряжение на клеммах источника, работающего в режиме генератора, меньше его ЭДС на некоторую величину (падение напряжения на внутреннем сопротивлении).

Напряжение на зажимах источника, работающего в режиме потребления, больше его ЭДС на величину .

Напряжение на клеммах источника равно его ЭДС, если цепь разомкнута, или настолько мало, что им можно пренебречь.

0), называется коротким замыканием источника.

Взаимосвязь между ЭДС и напряжением источника. Способы работы электрической цепи

Закон Ома устанавливает зависимость между ЭДС прибора-источника и напряжением на его выводах.

Применяя закон Ома к внешней части цепи, находящейся между клеммами источника, получаем

где U – напряжение на клеммах источника.

Подставив (1.8) в (1.7), получим искомое соотношение:

Значение /7?_и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Таким образом, напряжение на клеммах источника равно его ЭДС минус падение напряжения внутри источника.

Если клеммы источника ЭДС разомкнуты, ток в цепи не течет: I = 0, поэтому I = 0, А E = U. Такой режим работы называется режимом холостого хода. Таким образом, ЭДС источника равна напряжению на его зажимах, когда источник находится в режиме холостого хода, или коротко: ЭДС источника Е равно напряжению холостого хода /U_xx:

Понятно, что ЭДС, как и напряжение, измеряется в вольтах и может быть измерена вольтметром, подключенным к клеммам источника электроэнергии в режиме холостого хода.

Режим работы, при котором клеммы источника соединены проводом с очень низким сопротивлением (R

0) называется коротким замыканием источника.

Предполагая в (1.7) R_h + R_h = 0, находим

где / _{– ток короткого замыкания.}

Внутреннее сопротивление источника ЭДС R_n обычно низкий, поэтому ток короткого замыкания может быть очень высоким, представляя опасность для компонентов схемы и обслуживающего персонала. Режим короткого замыкания обычно является режимом неисправности.

Основным режимом работы схемы является номинальный или расчетный режим. В этом режиме генератор работает с высоким КПД, выдавая максимально допустимый рабочий ток при номинальном напряжении в течение длительного времени. Все электрические нагрузки рассчитаны на номинальное напряжение сети. Это напряжение регулируется национальным стандартом. В сетях постоянного тока он обычно устанавливается на 110, 220 или 440 В. В автомобильных и тракторных сетях обычно устанавливается напряжение 12 В.

Лист № 1.5 (312)

Взаимосвязь между ЭДС и напряжением источника. Режимы электрических цепей

ЭДС батареи 12 В. При токе разряда 10 А напряжение на клеммах составляет 11,7 В.

Лекция 4.

Режимы работы источника E.D.S.

Режим ожидания (переключатель S разомкнут) (Рисунок 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (U_ХХ = E), ток холостого хода равен нулю (I_XX = 0), поскольку сопротивление нагрузки бесконечно (R_Н = ¥), коэффициент полезного действия (КПД) идеального источника ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

1. Номинальный режим – это режим, для которого предназначен источник (клавиша S закрыта). В таком состоянии источник работает эффективно с точки зрения надежности и экономичности.

I_Н = I_HOM = , U_ВЫХОД = U_NOM,

h = < 1.

2. Скоординированная работа – Режим, в котором на нагрузку подается максимальная мощность.

Источник энергии: P_И=E×I

I_НАГР = , U_НАГР = I_НАГРR_Н = R_Н,

P_Н = U_НАГР×I_НАГР = R_НI 2 _НАГР = ( ) 2 R_Н.

Вопрос: “При каком значении R_Н будет ли мощность в нагрузке иметь максимальное значение?”, т.е. экстремум функции P_Н(R_Н). Для этого мы берем производную выражения P_н=R_н·I 2 =E 2 ·R/(R+R) 2 .

Максимальное значение мощности будет при =0. Это произойдет при R_н=R_w .

Таким образом, в согласованном режиме

4. Режим короткого замыкания – Режим, при котором сопротивление нагрузки равно нулю.

Рисунок 3.6: Зависимость мощности: источника, нагрузки и потерь от тока.

Как видно из рис. 3.6, потери мощности имеют форму параболы в соответствии с формулой P_w= R_wI 2 а мощность источника – прямая линия по формуле P_и= EIа затем мощность нагрузки в соответствии с балансом мощности P_и= P_+Pнбудет иметь форму перевернутой параболы, потому что P_н= P_и-P_w .

Равновесие силопределение – “Сумма мощностей источников равна сумме мощностей назначения и мощностей потерь”..

Рисунок 3.7: Внешние характеристики реального источника Э.Д.С.

Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой прямую линию, убывающую в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа U_н=E-U_{На сайте}=E-R_I. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой прямую линию, увеличивающуюся U_w=R_I.

Uна веб-странице

Рисунок 3.8: Зависимость падения напряжения от источника, приемника и тока от сопротивления нагрузки.

На рис. 3.8 показана зависимость падения напряжения на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки. Как видно, эти зависимости имеют форму гиперболы. Действительно, в формуле Eи R_w –являются константами, а R_н– является переменной, поэтому это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении также представляет собой гиперболу, поскольку согласно закону Ома U_w=R_входI_{н ,} R_w –

является константой, а график I_н(R_н) – является гиперболой, поэтому также U_w(R_w) также является гиперболой.

Вопросы, связанные с темой лекции.

1. условие эквивалентности для схем.

2. Эквивалентное последовательное сопротивление, схема, формула. 3.

3. Эквивалентное сопротивление с параллельным сопротивлением, схема, формула.

4. преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

5. преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

6. преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

7. преобразование эквивалентных резисторов звезды в эквивалентные резисторы треугольника, схемы, формулы.

8. теорема об эквивалентном осцилляторе (Гельмгольц – Технен), формула сема.

9. Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортон).

10. Режимы работы источника (типы) ЭМП.

11. источник ЭДС холостого хода, схема, условия, для чего он используется.

12. Номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

13. номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы для тока и КПД.

14. Источник ЭДС номинального режима, определение, формулы для мощности: источник, нагрузка, потери.

15. баланс сил, определение, формула.

16. согласованный режим работы источников ЭМП, если применимо.

17. условие для согласованного режима работы, доказательство.

18. режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

19. Зависимость мощности и КПД от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

20. Зависимость ЭДС, падения напряжения на нагрузке и на внутреннем сопротивлении от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

21. Зависимость ЭДС, тока, падения напряжения на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

Лекция 4.

Живите по принципу: ЧТО ЕСТЬ В МИРЕ? Я не случайно указываю на то, что пространство в вашей голове ограничено, а информации вокруг вас много, и что вы имеете на нее право.

Первый номер журнала “Аполлон” в 1909 году начинался с заявления редакторов о своей миссии.

Легко ввязаться в драку, не понимая различий между мужчинами и женщинами.

Конфликты в семейной жизни. Как его изменить? Немногие браки и отношения существуют без конфликтов и напряжения. Все через это проходят.

Так что в скоординированном режиме.

Режимы работы источника E.D.S.

1. Режим ожидания (клавиша S открыта) (Рисунок 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (U_ХХ = E), ток холостого хода равен нулю (I_XX = 0), поскольку сопротивление нагрузки бесконечно (R_Н = ¥), коэффициент полезного действия (КПД) идеального источника ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

2. Номинальный режим – это режим, для которого предназначен источник (клавиша S закрыта). В таком состоянии источник работает эффективно с точки зрения надежности и экономичности.

I_Н = I_HOM = , U_ВЫХОД = U_NOM,

h = < 1.

3. согласованная работа – Режим, в котором на нагрузку подается максимальная мощность.

Источник энергии: P_И=E×I

I_НАГР = , U_НАГР = I_НАГРR_Н = R_Нпоэтому

P_Н = U_НАГР×I_НАГР = R_НI 2 _НАГР = ( ) 2 R_Н.

Вопрос: “При каком значении R_Н будет ли мощность в нагрузке иметь максимальное значение?”, т.е. экстремум функции P_Н(R_Н). Для этого мы берем производную выражения P_н=R_н·I 2 =E 2 ·R/(R+R) 2 .

Максимальное значение мощности будет при =0. Это произойдет при R_н=R_w .

Таким образом, в согласованном режиме

4. Режим короткого замыкания – Режим, при котором сопротивление нагрузки равно нулю.

Рисунок 3. 6. Зависимость мощности: источника, нагрузки и потерь от тока.

Как видно из рис. 3.6, потери мощности имеют форму параболы в соответствии с формулой P_w= R_wI 2 а мощность источника – прямая линия по формуле P_и= EIа затем мощность нагрузки в соответствии с балансом мощности P_и= P_w+P_нбудет иметь форму перевернутой параболы, потому что P_н= P_и-P . Баланс сил, определение – “Сумма мощностей источников равна сумме мощностей назначения и мощностей потерь”..

Рисунок 3.7: Внешние характеристики реального источника E.D.S.

Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой прямую линию, убывающую в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа U_н=E-U_w=E-R_I. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой прямую линию, увеличивающуюся U_w=R_I.

Рисунок 3.8: Зависимость падения напряжения от источника, нагрузки и тока от сопротивления нагрузки.

На рис. На рис. 3.8 показана зависимость падения напряжения на источнике, нагрузке и токе от величины сопротивления нагрузки. Как видно, зависимость имеет форму гиперболы. Действительно, в формуле Eи R_w –являются постоянными величинами, а R_н– является переменной, поэтому это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении также представляет собой гиперболу, поскольку согласно закону Ома U_w=R_входI_{н ,} R_w –

является константой, а график I_н(R_н) – является гиперболой, поэтому также U_w(R_w) также является гиперболой.

Вопросы, связанные с темой лекции.

1. условие эквивалентности для схем. 2.

2. Эквивалентное сопротивление для последовательного сопротивления, схема, формула. 3.

3. Эквивалентное сопротивление с параллельным сопротивлением, схема, формула.

4. преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

5. преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

6. Преобразование треугольных резисторов в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

7. преобразование резисторов замещения звезды в эквивалентные резисторы треугольника, диаграммы, формулы.

8. теорема об эквивалентном осцилляторе (Гельмгольц – Технен), формула сема.

9. Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортон).

10. режимы работы источника ЭМП (типы).

11. источник ЭМП холостого хода, схема, условия, что делается.

12. номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

13. Номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для тока и КПД.

14. Источник ЭДС номинального режима, определение, формулы для мощности: источник, нагрузка, потери.

15. баланс сил, определение, формула.

16. согласованный режим работы источников ЭМП, если применимо.

17. условие для согласованного режима работы, доказательство.

18. режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

19. Зависимость мощности и КПД от силы тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

20. Зависимость ЭДС, падения напряжения на нагрузке и внутреннего сопротивления от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

21. Зависимость ЭДС, тока, падения напряжения на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

. (1.12)

1.3 Законы Кирхгофа

Электрические цепи делятся на неразветвленные и разветвленные. Неразветвленные цепи – это источники и потребители электроэнергии, соединенные последовательно. Источники электроэнергии могут быть подключены согласованно (в одном направлении) или встречно (в разных направлениях).

Разветвленные цепи – это цепи, в которых источники и потребители электроэнергии соединены параллельно или смешаны. Такие цепи являются сложными, поэтому используется либо закон Кирхгофа, либо другие методы расчета цепей постоянного тока.

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю:

. (1.15)

На схеме на рисунке 1.8 показано параллельное соединение трех электрических потребителей, направление токов для узла “a” отмечено.

Рисунок 1.8: Электрическая цепь с параллельным соединением потребителей

Считайте направление тока к узлу положительным, а направление тока от узла – отрицательным. Затем, используя выражение (1.15), для узла “a” запишем:

или .

Второй закон Кирхгофа: в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения на резистивных элементах

, (1. 16)

где m – число резистивных элементов, n – число ЭДС в цепи.

При этом необходимо определить направление обхода контура, а также направления токов в ветвях контура и источники ЭДС.

Рассмотрим один из контуров сложной электрической цепи с определенным направлением перехода контура в схеме рис.1.9. Согласно второму закону Кирхгофа, напишите:

Величина тока в неразветвленной электрической цепи с несколькими источниками (рис. 2.1) определяется отношением алгебраической суммы ЭДС всех источников к полному сопротивлению объекта

Режимы работы источников тока. Диаграмма потенциалов

Рассмотрим неразветвленную линейную электрическую цепь с несколькими источниками энергии (рис. 2.1).

Величина тока в неразветвленной электрической цепи с несколькими источниками (рис. 2.1) определяется отношением алгебраической суммы ЭДС всех источников к общему сопротивлению цели

Для определения знаков ЭДС в алгебраической сумме условно определяется направление обхода цепи: по часовой стрелке или против часовой стрелки. Источник ЭДС в том же направлении, что и выбранное направление обхода, считается положительным, а источник ЭДС в направлении, отличном от выбранного направления обхода, считается отрицательным. Например, если направление обхода – по часовой стрелке (рис. 2.1), то

Если в результате расчета получается знак плюс, то направление тока совпадает с выбранным направлением обхода, а если знак минус, то направление тока в цепи противоположно выбранному направлению обхода. Источники, электродвижущая сила которых совпадает с направлением тока, работают в режиме генератора, а источники, электродвижущая сила которых не совпадает с направлением тока, работают в режиме приемника.

При испытании и расчете некоторых электрических цепей необходимо определить потенциалы различных точек цепи и построить потенциальную диаграмму. Для этого можно использовать следующую формулу

В цепи (рис. 2.1) точка имеет положительный потенциал, а точка – имеет отрицательный потенциал, и поэтому

поскольку источник действует как генератор, т. е.

По сюжету точка имеет положительный потенциал, а точка – отрицательный, поэтому источник с напряженностью электромагнитного поля выступает в качестве потребителя, т.е.

Поэтому потенциал точки может быть записан в виде

если цепь шунтирована в направлении тока, или

если цепь шунтирована в направлении, противоположном току.

Отсюда можно сделать следующий вывод (правило): если обойти цепь или участок цепи в направлении тока, то потенциал в каждой точке определяется потенциалом предыдущей точки плюс ЭДС источника, работающего в режиме генератора, минус ЭДС режима потребителя и минус падение напряжения на участке между точками цепи.

Знаки ЭДС и падения напряжения меняются на противоположные, когда цепь проходит в направлении, противоположном направлению тока. Потенциальная диаграмма – это график потенциалов точек в цепи в зависимости от величины сопротивления участков между этими точками.

Эта страница взята со страницы лекций по Теоретическим основам электротехники (TEE):

Вы можете найти эти страницы полезными:

Образовательная страница для студентов и школьников

Запрещается копирование этой страницы без указания активной ссылки “www. lfirmal.com” в качестве источника.

© Людмила Анатольевна Фирмаль – официальный сайт кафедры математики Дальневосточного государственного физико-технического института

Формула эдс силы тока мощности

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Математическая зависимость основных величин для закона Ома приведена в табл.1

Таблица 1. закон Ома для участка цепи

Закон Ома для замкнутой цепи (рис. 1) , где Е – эдс источника тока; — внутреннее сопротивление источника тока; Z – суммарное сопротивление внешней цепи.

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узловой точке электрической цепи рана нулю: (рис. 2,а).

Рис.1 замкнутая цепь(по закону Ома)

Рис.2 схемы к закону Кирхгофа: а — узловая точка (к I закону Кирхгофа), б – замкнутый контур (ко II закону Кирхгофа)

Таблица 2. формулы для определения сопротивлений, индуктивностей и емкостей

Таблица 9. переходные процессы при включении резисторов R и конденсаторов С

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма всех эдс в замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений на всех элементах, составляющих цепь: (рис. 2,б)

Закон сложения сопротивлений и проводимостей: при последовательном соединении суммируются сопротивления, при параллельном соединении – проводимости. Расчетные формулы для определения сопротивления R, индуктивностей L и емкостей С приведены в таблице 2.

Переходные процессы возникают в электрической цепи, содержащей индуктивности L и емкости С в период перехода от одного установившегося режима к другому за счет постепенного изменения энергий электрического и магнитного полей.

Первый закон коммутации: в начальный момент после коммута­ции ток в индуктивности остается таким же, каким он был непосред­ственно перед коммутацией, а затем плавно изменяется.

Второй закон коммутации:в начальный момент после коммута­ции напряжение на емкости остается таким же, каким было непо­средственно перед коммутацией, а затем плавно изменяется. Расчет­ные формулы напряжения и тока при замыкании цепи приведены втабл. 3.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Рис. 3. синусоидальное колебание

Мгновенные значения электрических колебаний переменного тока и напряжения математически записываются в виде ; где , где , -амплитуда колебаний; — круговая частота; t – время; — начальная фаза. Графическое колебание показано на рис. 3. Основные зависимости параметров синусоидальных колебаний приведены в табл. 4.

Таблица 4. основные зависимости параметров синусоидальных колебаний

Параметр	Зависимость
Круговая частота, рад/с
Частота колебаний, Гц
Период колебаний, с

Действующие значения синусоидальных тока и напряжения определят по формулам или по показаниям прибора

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, соединительных проводов и приемников электрической энергии.

Электрический ток, протекающий в электрической цепи, представляет собой направленный поток электронов, возникающий под действием электрического поля.

Силу тока измеряют в амперах (а). Один ампер — это сила то­ка, при которой через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит один кулон электричества. В одном кулоне содержится 6,3·1018 зарядов электрона.

Электродвижущая сила (э. д. с.) источника электрической энергии включенного в цепь, определяется работой, совершаемой им при перемещении электрических зарядов по всей цепи.

Напряжение— часть электродвижущей силы, определяемая работой источника электрической энергии, которая совершается им при перемещении электрических зарядов на участке цепи. Мощность тока определяется работой, производимой (или потребляемой) в одну секунду, и измеряется в ваттах (вт).

Основные и производные формулы для расчета электрических цепей приведены в табл. 5 и 6.

Таблица 5

Основные формулы



infopedia.su

Что такое ЭДС в электротехнике?

В электротехнике ЭДС характеризует источники питания и создаёт и поддерживает в течение длительного периода времени разность потенциалов. Численно ЭДС равна работе, которую должны совершить либо сторонние силы, чтобы переместить положительный заряд внутри источника, либо сам источник, чтобы провести заряд по цепи. Таким образом, формула для вычисления ЭДС имеет вид:

E = A / q,

где E – ЭДС,

А – работа,

q – заряд.

ЭДС необходима для поддержания в цепи постоянного тока, причём в технике применяется несколько видов ЭДС.

Вид	Область применения
Химическая	Батарейки и аккумуляторы
Термоэлектрическая	Холодильники и термопары
Индукционная	Электродвигатели, генераторы и трансформаторы
Фотоэлектрическая	Фотоэлементы
Пьезоэлектрическая	Пьезоэлементы, датчики, кварцевые генераторы

СПРАВКА: в теории существует идеальный источник ЭДС – генератор с нулевым внутренним сопротивлением, мощность которого приравнивается к бесконечности.

Что такое мощность в электричестве: просто о сложном

Вспомнилась былина об Илье Муромце, когда он приложил всю свою мощь к соловью разбойнику. У бедолаги сразу посыпались искры из глаз, как пламя с верхней картинки на проводке с неправильным монтажом.

Простыми словами: мощность в электричестве — это силовая характеристика энергии, которой оценивают, как способности генераторных установок ее вырабатывать, так возможности потребителей и транспортных магистралей.

Все эти участки должны быть точно смонтированы и налажены для обеспечения безопасной работы. Как только в любом месте возникает неисправность, так сразу развивается авария во всей схеме.

Если говорить о домашнем электрическом оборудовании, то приходится постоянно соблюдать баланс между:

1. включенными в сеть приборами;
2. конструкцией проводов и кабелей;
3. настройкой защитных устройств.

Только комплексное решение этих трех вопросов может обеспечить безопасность проводки и жильцов.

Как рассчитать электрическую мощность в быту

Формулы расчета мощности в электричестве позволяют выполнить качественную оценку безопасности каждого из перечисленных выше пунктов.

Пользоваться ими не сложно. Я уже приводил в предыдущих статьях шпаргалку электрика, где они помещены в наглядной форме для цепей постоянного тока.

Они полностью справедливы для активной составляющей мощности переменного тока, совершающей полезную работу. Кстати, кроме нее есть еще и бесполезная — реактивная, связанная с потерями энергии. Ее описанию посвящен второй раздел.

Такие вычисления удобно делать с помощью онлайн калькулятора. Он избавляет от рутинных математических вычислений и арифметических ошибок.

При любом из способов для расчета активной мощности требуется знать две из трех электрических величин:

1. силу тока I;
2. приложенное напряжение U;
3. сопротивление участка цепи R.

Как измерить электрическую мощность дома

Существует еще одна возможность оценки активной мощности: ее измерение в действующей схеме специальными приборами: ваттметрами.

Точные замеры может обеспечить промышленный лабораторный ваттметер. Он изготавливается как прибор, работающий на аналоговых сигналах,так и с помощью цифровых технологий.

В бытовой проводке точные вычисления не нужны. Для нее выпускаются различные виды более простых ваттметров.

Популярностью пользуются приборы, которые можно вставить в розетку и подключить к ним шнур питания от потребителя, включить их в работу и сразу снять показания на дисплее в ваттах.

Их так и называют: ваттметр розетка. Они измеряют чисто активную мощность переменного тока.

Такие приборы избавляют электрика от выполнения сложных операций под напряжением, когда требуется замерять:

• действующее напряжение;
• силу тока;
• угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения.

Потом все данные дополнительно требуется вводить в формулу расчета мощности по току и напряжению, делать по ней вычисления.

Этот метод можно упростить, если внимательно наблюдать за показаниями электрического счетчика индукционной системы с вращающимся диском. Он считает совершенную работу: потребленную мощность за определенную время.

Однако скорость вращения диска как раз и характеризует величину потребления. Надо просто посчитать сколько раз он обернется за минуту и перевести в ватты по табличке, расположенной на корпусе.

Что такое электродвижущая сила — определение, физический смысл

Определение

Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, описывающая работу любых сил, которые действуют в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока, за исключением диссипативных и электростатических сил.

Для определения силы тока Георг Симон Ом использовал принцип крутильных весов Кулона. На длинной тонкой нити подвешено горизонтальное коромысло с заряженным шариком на конце. Второй заряд закреплен на cпицe, пропущенной сквозь крышку весов. При их взаимодействии коромысло поворачивается. Вращение головки в верхней части весов закручивало нить, возвращая коромысло в исходное состояние. По углу закручивания можно рассчитать силу взаимодействия зарядов в зависимости от расстояния между ними.

Ом по величине угла закрутки судил о силе тока I в проводнике, т. е. количестве электричества, перенесенном через поперечное сечение проводника за единицу времени. В качестве основной характеристики источника тока Ом брал величину напряжения \varepsilon на электродах гальванического элемента при разомкнутой цепи. Эту величину \(\varepsilon\) он назвал электродвижущей силой, сокращенно ЭДС.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

В чем измеряется в системе СИ, как обозначается на схеме

Электродвижущая сила в системе СИ измеряется в вольтах.

На схеме обозначение источника тока с ЭДС — две линии с плюсом и минусом, иногда круг.

«Электромагнитная индукция»

Электромагнитная индукция — это явление, которое заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике в результате изменения магнитного поля, в котором он находится.  Это явление открыл английский физик М. Фарадей в 1831 г. Суть его можно пояснить несколькими простыми опытами.

Описанный в опытах Фарадея принцип получения переменного тока используется в индукционных генераторах, вырабатывающих электрическую энергию на тепловых или гидроэлектростанциях. Сопротивление вращению ротора генератора, возникающее при взаимодействии индукционного тока с магнитным полем, преодолевается за счет работы паровой или гидротурбины, вращающей ротор. Такие генераторы преобразуют механическую энергию в энергию электрического тока.

Вихревые токи, или токи Фуко

Если массивный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в этом проводнике благодаря явлению электромагнитной индукции возникают вихревые индукционные токи, называемые токами Фуко.

Вихревые токи возникают также при движении массивного проводника в постоянном, но неоднородном в пространстве магнитном поле. Токи Фуко имеют такое направление, что действующая на них в магнитном поле сила тормозит движение проводника. Маятник в виде сплошной металлической пластинки из немагнитного материала, совершающий колебания между полюсами электромагнита, резко останавливается при включении магнитного поля.

Во многих случаях нагревание, вызываемое токами Фуко, оказывается вредным, и с ним приходится бороться. Сердечники трансформаторов, роторы электродвигателей набирают из отдельных железных пластин, разделенных слоями изолятора, препятствующего развитию больших индукционных токов, а сами пластины изготовляют из сплавов, имеющих высокое удельное сопротивление.

Электромагнитное поле

Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, является статическим и действует на заряды. Постоянный ток вызывает появление постоянного во времени магнитного поля, действующего на движущиеся заряды и токи. Электрическое и магнитное поля существуют в этом случае независимо друг от друга.

Явление электромагнитной индукции демонстрирует взаимодействие этих полей, наблюдаемое в веществах, в которых есть свободные заряды, т. е. в проводниках. Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле, которое, действуя на свободные заряды, создает электрический ток. Этот ток, будучи переменным, в свою очередь порождает переменное магнитное поле, создающее электрическое поле в том же проводнике, и т. д.

Совокупность переменного электрического и переменного магнитного полей, порождающих друг друга, называется электромагнитным полем. Оно может существовать и в среде, где нет свободных зарядов, и распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны.

Классическая электродинамика — одно из высших достижений человеческого разума. Она оказала огромное влияние на последующее развитие человеческой цивилизации, предсказав существование электромагнитных волн. Это привело в дальнейшем к созданию радио, телевидения, телекоммуникационных систем, спутниковых средств навигации, а также компьютеров, промышленных и бытовых роботов и прочих атрибутов современной жизни.

Краеугольным камнем теории Максвелла явилось утверждение, что источником магнитного поля может служить одно только переменное электрическое поле, подобно тому, как источником электрического поля, создающим в проводнике индукционный ток, служит переменное магнитное поле. Наличие проводника при этом не обязательно — электрическое поле возникает и в пустом пространстве. Линии переменного электрического поля, аналогично линиям магнитного поля, замкнуты. Электрическое и магнитное поля электромагнитной волны равноправны.

Электромагнитная индукция в схемах и таблицах

(Явление электромагнитной индукции, опыты Фарадея, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, вихревое электрическое поле, самоиндукция, индуктивность, энергия магнитного поля тока)

Дополнительные материалы по теме:

Конспект урока по физике в 11 классе «Электромагнитная индукция».

Следующая тема: «».

Работа сторонних сил

Работа электрического поля не входит в данное соотношение, так как в замкнутой цепи работа не совершается, следовательно, тепло идет только от внутренних сторонних сил. В данном случае электрическое поле перераспределяет тепло по всем участкам цепи.

Внешняя цепь может иметь не только проводник с R сопротивлением, но и механизм, потребляющий мощность. Такой случай говорит о том, что R эквивалентно сопротивлению нагрузки. Энергия, которая выделяется по внешней цепи, преобразуется в тепло и другие виды энергии.

Определение 3

Работа, совершаемая сторонними силами за единицу времени, равняется Pист=εI=ε2R+r. Внешняя цепь характеризуется мощностью P=RI2=εI-rI2=ε2R(R+r)2.

Коэффициентом полезного источника называют отношение η=PPист, записываемое как η=PPист=1-rεI=RR+r.

Рисунок 1.11.1 показывает зависимость Pист, полезной Р, выделяемой во внешней цепи, кпд η от тока I для источника с ЭДС, равной ε, и внутренним сопротивлением r. Изменение тока в цепи происходит в пределах от I=( при R=∞) до I=Iкз=εr( при R=).

Рисунок 1.11.1. Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи Р и КПД источника η от силы тока.

Приведенные графики показывают, что максимальная мощность во внешней цепи может быть достигнута при R=rи запишется Pmax=ε24r. Формула тока в цепи будет иметь вид Imax=12Iкз=ε2r, где КПД источника не превышает 50%. При I→может достигаться максимальное значение КПД, тогда сопротивление R→∞. При коротком замыкании значение мощности Р=. Тогда она только выделяется внутри источника, что грозит перегревом, причем КПД обращается в ноль.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

ЭДС электромагнитной индукции

29 августа 1831 года Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию – явление возникновения электрического тока при движении замкнутого проводящего контура в магнитном поле или при изменении в течение времени этого поля.

Фарадей в ходе эксперимента обнаружил, что возникающая ЭДС зависит от скорости изменения магнитного потока через поверхность замкнутого контура, но не зависит от причины этого изменения.

Eинд = — dФ / dt,

где Eинд – ЭДС индукции,

Ф – магнитный поток, измеряемый в веберах (Вб),

t – время.

Знак дифференциала d характеризует изменение величин, а минус перед отношением отражает правило Ленца, согласно которому индукционный ток, вызванный ЭДС индукции, направлен таким образом, чтобы противодействовать изменению магнитного потока.

Ток, возникающий от ЭДС

Электродвижущая сила источника тока на то и движущая сила, что электроны от нее начинают двигаться, если замкнуть электрическую цепь. Их к этому принуждает ЭДС, пользуясь своей неэлектрической «половиной» природы, которая не зависит, все-таки, от половины, связанной с электронами. Так как считается, что ток в цепи течет от плюса к минусу (такое определение направления было сделано раньше, чем все узнали, что электрон — отрицательная частица), то внутри прибора с ЭДС ток делает движение завершающее — от минуса к плюсу. И всегда рисуют у знака ЭДС, куда направлена стрелочка – +. Только в обоих случаях — и внутри ЭДС источника тока, и снаружи, то есть в потребляющей цепи, — мы имеем дело с электрическим током со всеми его обязательными свойствами. В проводниках ток наталкивается на их сопротивление. И здесь, в первой половине цикла, имеем сопротивление нагрузки, во второй, внутренней, — сопротивление источника или внутреннее сопротивление.

Внутренний процесс работает не мгновенно (хотя очень быстро), а с определенной интенсивностью. Он совершает работу по доставке зарядов от минуса к плюсу, и это тоже встречает сопротивление…

Работа электрической батарейки

Сопротивление это двоякого рода.

1. Внутреннее сопротивление работает против сил, разъединяющих заряды, оно имеет природу, «близкую» этим разъединяющим силам. По крайней мере, работает с ними в едином механизме. Например, кислота, отбирающая кислород у двуокиси свинца и замещающая его на ионы SO₄-, определенно испытывает некоторое химическое сопротивление. И это как раз и проявляется как работа внутреннего сопротивления аккумулятора.
2. Когда наружная (выходная) половина цепи не замкнута, появление все новых и новых электронов на одном из полюсов (и убывание их с другого полюса) вызывает усиление напряженности электростатического поля на полюсах аккумулятора и усиление отталкивания между электронами. Что позволяет системе «не идти вразнос» и остановиться на некотором состоянии насыщенности. Больше электронов из аккумулятора наружу не принимается. И это внешне выглядит как наличие постоянного электрического напряжения между клеммами аккумулятора, которое называется U_хх, напряжением холостого хода. И оно численно равно ЭДС — электродвижущей силе. Поэтому и единицей измерения ЭДС является вольт (в системе СИ).

Но если только подключить к аккумулятору нагрузку из проводников, имеющих отличное от нуля сопротивление, то немедленно потечет ток, сила которого определяется по закону Ома.  

Померить внутреннее сопротивление источника ЭДС, казалось бы, можно. Стоит включить в цепь амперметр и шунтировать (закоротить) внешнее сопротивление. Однако внутреннее сопротивление настолько низко, что аккумулятор начнет разряжаться катастрофически, вырабатывая огромное количество теплоты, как на внешних закороченных проводниках, так и во внутреннем пространстве источника.

Однако можно поступить иначе:

1.  Измерить E (помним, напряжение холостого хода, единица измерения — вольт).
2. Подключить в качестве нагрузки некоторый резистор и померить падение напряжения на нем. Вычислить ток I₁.
3. Вычислить значение внутреннего сопротивления источника ЭДС можно, воспользовавшись выражением для r  

Иллюстрация

Обычно способность аккумулятора выдавать электроэнергию оценивается его энергетической «емкостью» в амперчасах. Но интересно было бы посмотреть, какой максимальный ток он может вырабатывать. Несмотря на то, что, быть может, электродвижущая сила источника тока заставит его взорваться. Так как идея устроить на нем короткое замыкание показалась не очень заманчивой, можно вычислить эту величину чисто теоретически. ЭДС равно U_хх. Просто нужно дорисовать график зависимости падения напряжения на резисторе от тока (следовательно, и от сопротивления нагрузки) до точки, в которой сопротивление нагрузки будет равно нулю. Это точка I_кз, пересечения красной линии с линией координаты I, в которой напряжение U стало нулевым, а все напряжение E источника будет падать на внутреннее сопротивление.

Часто кажущие простыми основные понятия не всегда бывает можно понять без привлечения примеров и аналогий. Что такое электродвижущая сила, и как она работает, можно представить, только рассмотрев множество ее проявлений. А стоит рассмотреть определение ЭДС, как оно дается солидными источниками посредством умных академических слов — и все начинай с начала: электродвижущая сила источника тока. Или просто выбей на стене золотыми буквами:

Надпись

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.

Определение и формула полезной мощности

Стоит рассмотреть понятие полезной мощности и формулу на примере электрической цепи. Та мощность, которую источник питания (ИП), в частности, тока, развивает в замкнутой цепи, будет полной мощностью.

Цепь включает в себя: источник тока, имеющий ЭДС (E), внешнюю цепь с нагрузкой R и внутреннюю цепь ИП, сопротивление которого R0. Формула полной (общей) мощности равна:

Здесь I – это значение тока, проходящего по цепи (А), а E – величина ЭДС (В).

Значит, формула примет вид:

Pобщ = E*I = (U + U0) *I = U*I + U0*I.

Видно, что значение произведения U*I равняется мощности, отдаваемой источником на нагрузке, и соответствует полезной мощности Pпол.

Величина, равная произведению U0*I, соответствует мощности, которая теряется внутри ИП на нагрев и преодоление внутреннего сопротивления R0. Это мощность потерь P0.

Подставляемые в формулу значения показывают, что сумма полезной и потерянной мощностей составляют общую мощность ИП:

Pобщ=Pпол+P0.

Важно!

При работе любого аппарата (механического или электрического) полезной мощностью будет та, которая останется для совершения нужной работы после преодоления факторов, вызывающих потери (нагрев, трение, противодействующие силы).

индукционный

ЭДС может возникать в электрическом, гравитационном или магнитном поле, а напряжение возникает только в электрическом поле.

Источник

В материалах по электротехнике и электронике часто можно встретить три физические величины, имеющие одну и ту же единицу измерения — Вольт: разность электрических потенциалов, электрическое напряжение и ЭДС — электродвижущая сила.

Чтобы раз и навсегда избавиться от путаницы в терминах, давайте разберемся, в чем же заключаются различия между этими тремя понятиями. Для этого подробно рассмотрим каждое из них по отдельности.

Разность электрических потенциалов

На сегодняшний день физикам известно, что источниками электрических полей являются электрические заряды или изменяющиеся магнитные поля. Когда же мы рассматриваем определенные точки А и В в электростатическом поле известной напряженности E, то можем тут же говорить и о разности электростатических потенциалов между двумя данными точками в текущий момент времени.

Эта разность потенциалов находится как интеграл электрической напряженности между точками А и В, расположенными в данном электрическом поле на определенном расстоянии друг от друга:

Практически такая характеристика как потенциал относится к одному электрическому заряду, который теоретически может быть неподвижно установлен в данную точку электростатического поля, и тогда величина электрического потенциала для этого заряда q будет равна отношению потенциальной энергии W (взаимодействия данного заряда с данным полем) к величине этого заряда:

Отсюда следует, что разность потенциалов оказывается численно равна отношению работы A (работа по сути — изменение потенциальной энергии заряда), совершаемой данным электростатическим полем при переносе рассматриваемого заряда q из точки поля 1 в точку поля 2, к величине данного пробного заряда q:

В этом и заключается практический смысл термина «разность потенциалов», применительно к электротехнике, электронике, и вообще — к электрическим явлениям.

И если мы говорим о какой-нибудь электрической цепи, то можем судить и о разности потенциалов между двумя точками такой цепи, если в ней в данный момент действует электростатическое поле, причем как раз потому, что рассматриваемые точки цепи будут находится одновременно и в электростатическом поле определенной напряженности.

Как было сказано выше, разность электрических потенциалов измеряется в вольтах (1 вольт = 1 Дж/1Кл).

Электростатическое поле — электрическое поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами. Для того, чтобы электрические заряды были неподвижны, на них не должны действовать силы в тех местах, где эти заряды могли бы двигаться. Но внутри проводников заряды могут свободно двигаться, поэтому при наличии электрического поля внутри проводников в них возникло бы движение зарядов (электрический ток).

Следовательно, заряды могут оставаться неподвижными только в том случае, если они создают такое поле, которое везде внутри проводников равно нулю, а на поверхности проводников направлено перпендикулярно к поверхности (т. к. иначе заряды двигались бы вдоль поверхности).

Для этого неподвижные заряды должны располагаться только по поверхности проводников и при том именно таким образом, чтобы электрическое поле внутри проводников было равно нулю, а на поверхности перпендикулярно к ней.

Все сказанное относится к случаю неподвижных зарядов. В случае движения зарядов, т. е. наличия токов в проводниках, в них должно существовать электрическое поле (т. к. иначе не могли бы течь токи) и, следовательно, движущиеся заряды располагаются в проводниках, вообще говоря, не так, как неподвижные, и создают электрические поля, отличные по своей конфигурации от электростатического поля. Но по своим свойствам электростатическое поле ничем не отличается от электрического поля движущихся зарядов.

Электрическое напряжение U

Теперь рассмотрим такое понятие как электрическое напряжение U между точками А и В в электрическом поле или в электрической цепи. Электрическим напряжением называется скалярная физическая величина, численно равная работе эффективного электрического поля (включая и сторонние поля!), совершаемой при переносе единичного электрического заряда из точки А в точку В.

Электрическое напряжение измеряется в вольтах, как и разность электрических потенциалов. В случае с напряжением принято считать, что перенос заряда не изменит распределения зарядов, являющихся источниками эффективного электростатического поля. И напряжение в этом случае будет складываться из работы электрических сил и работы сторонних сил.

Чему равно ЭДС индукции?

Для определения величины возникающей ЭДС рассмотрим контур помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, по данному контуру свободно может перемещаться проводник длиной l.

Возникновение ЭДС индукции в прямолинейном проводнике.

Под действием силы F проводник начинает двигаться со скоростью v. За некоторое время ∆t проводник пройдёт путь db. Таким образом, затрачиваемая работа на перемещение проводника составит

Так как проводник состоит из заряженных частиц – электронов и протонов, то они также движутся вместе с проводником. Как известно на движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца, которая перпендикулярна к направлению движения частицы и к вектору магнитной индукции В, то есть электроны начинают двигаться вдоль проводника приводя  к возникновению электрического тока в нём.

Однако на проводник с током в магнитном поле действует некоторая сила F_т, которая в соответствии с правилом левой руки будет противоположна действию силы F, за счёт которой проводник движется. Так как проводник движется равномерно, то есть с постоянной скоростью, то силы  F_т и F равны по абсолютному значению

где В – индукция магнитного поля,

I – сила тока в проводника, возникающая по действием ЭДС индукции,

l – длина проводника.

Так как путь db пройденный проводником зависит от скорости v и времени t, то работа, затрачиваемая на перемещения проводника, в магнитном поле составит

При перемещении проводника в магнитном поле практически вся затрачиваемая на эту работу механическая энергия переходит в электрическую энергию, то есть

Таким образом, преобразовав последнее выражение, получим значение ЭДС индукции при движении прямолинейного проводника в магнитном поле

где В – индукция магнитного поля,

l – длина проводника,

v – скорость перемещения проводника.

Данное выражение соответствует движению проводника перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если происходит движение под некоторым углом к линиям магнитной индукции, то выражение приобретает вид

На практике достаточно трудно посчитать скорость перемещения проводника, поэтому преобразуем выражение к следующему виду

где dS – площадка, которую пересекает проводник при своём движении,

dΦ – магнитный поток пронизывающий площадку dS.

Таким образом, ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, который пронизывает контур.

Для обозначения направления движения тока в контуре вводят знак «–», который указывает, что ток в контуре направлен против положительного обхода контура. Таким образом

Зачастую в магнитном поле движется контур, состоящий из множества витков провода, поэтому ЭДС индукции будет иметь вид

где w – количество витков в контуре,

dΨ = wdΦ – элементарное потокосцепление.

Перефразируя предыдущее определение, ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения потокосцепления этого контура.

Закон Джоуля-Ленца

Дж. Джоуль и Э. Ленц установили закон преобразования работы тока в тепло.

Определение 2

Формула мощности электрического тока (измеряется в амперах) записывается в виде отношения изменения работы тока ΔAза определенный промежуток времени Δt

P=∆A∆t=UI=I2R=U2R.

Работа и мощность электрического тока обратно пропорциональны.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

По таблице СИ понятно, в чем измеряется мощность: в ваттах (ВТ), а работа в Джоулях (Дж).

Перейдем к рассмотрению полной цепи постоянного тока, которая состоит из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r на участке R. Запись основного закона Ома для полной цепи имеет вид (R + r)I=ε. При умножении обеих частей на Δq=IΔtполучаем, что соотношение для выражения сохранения энергии полной цепи постоянного тока запишется: R I2Δt+r I2Δt=ε IΔt=ΔAст. Из левой части видно, что ΔQ=R I2Δtобозначает выделяющееся тепло на внешнем участке за промежуток времени Δt, а ΔQист=rI2Δt – внутри источника за тот же время.

εIΔt – это обозначение работы сторонних сил ΔAст,действующих внутри. Если имеется замкнутая цепь, тогда ΔAстпереходит в тепло, которое выделяется во внешней цепи (ΔQ)и внутри источника (ΔQист).

ΔQ+ΔQист=ΔAст=εIΔt.

формула, определение простыми словами, задачи с решением

Закон Ома — главный закон электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом. Вместе с экспертом разберем формулировку, формулу и задачи на закон Ома с решением

Борис Михеев

Автор КП

Николай Герасимов

Старший преподаватель физики в
Домашней школе «ИнтернетУрок»

Физика — наука эмпирическая. Ее основные законы вытекают из практического опыта и частенько много лет не имеют теоретических обоснований. Именно так обстоит дело с главным законом электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.

Электрические явления люди наблюдали сотни лет. Но никак не связывали между собой заряженность потертого янтаря и молнию. Только на исходе XVIII столетия электричество стали внимательно исследовать. В 1795 году Алессандро Вольта изобрел «вольтов столб», химическую батарею, и обнаружил появление тока в проводнике, соединяющем ее полюса. Сферы применения электричества стремительно множились, и появилась острая необходимость в расчетных формулах для инженеров. Эту задачу решали многие ученые, но первым сформулировал главную формулу электротехники именно Георг Ом. Он ввел в обиход понятие сопротивления и опытным путем установил зависимость между основными характеристиками электрической цепи.

Определение закона Ома простыми словами

Электрическая цепь состоит из двухполюсного источника напряжения, то есть батареи, аккумулятора или генератора. Если полюса источника соединить проводами, то по ним потечет электрический ток. Его величина определяется сопротивлением проводников. Наглядное представление этой зависимости — обыкновенный водопровод. Аналогом источника напряжения является насос или водонапорная башня, создающая давление в магистрали, количество воды, прошедшее по трубе, — подобие силы тока, а кран соответствует сопротивлению. Полностью открытый, он не ограничивает поток, по мере закручивания отверстие для воды уменьшается, пока не закроется совсем.

Закон Ома для участка цепи

Опытным путем исследователь установил взаимосвязь характеристик электрической цепи. Классическая формулировка закона Ома звучит так:

«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению».

Формула закона Ома для участка цепи

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), U – напряжение, измеренное в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).

В таком виде закон Ома приведен в школьных учебниках физики. Согласно этой простой формуле, для определения уровня тока в проводнике достаточно величину напряжения на его сторонах разделить на некий условно постоянный коэффициент, то есть на сопротивление. Почему «условно»? Потому что величина сопротивления может меняться в зависимости от температуры. Поэтому, кстати, лампы накаливания чаще всего перегорают при включении. Сопротивление холодной спирали ниже, чем нагретой, скачок тока при подаче напряжения вызывает ее резкое расширение и разрыв. Но если этот момент преодолен и нить накала уцелела, то ее сопротивление растет, и ток ограничивается. А при температуре жидкого гелия, например, сопротивление падает до нуля, наступает сверхпроводимость.

Закон Ома для замкнутой полной цепи

Предыдущая формулировка годится только для участка цепи, где отсутствует сам источник электродвижущей силы. В реальности ток течет по замкнутому контуру, где обязательно есть батарея или генератор, имеющий собственное внутреннее сопротивление. Поэтому формула закона Ома для полной цепи выглядит несколько сложнее

Формула закона Ома для замкнутой полной цепи


Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), Е – электродвижущая сила, измеренная в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом), r — внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Применение закона Ома


Георг Ом дал в руки инженеров средство для решения задач, связанных с электрическими цепями. Тепловые и световые приборы, электродвигатели, генераторы, линии электропередач, кабели связи рассчитываются на основе этой простой формулы. Нет такой области электротехники, где она не находит применения. Даже в радиотехнике используется закон Ома, но в дифференциальной форме. «Все гениальное — просто», как считали Еврипид, Леонардо да Винчи, Наполеон Бонапарт и Альберт Эйнштейн, несомненные гении. Закон Ома целиком и полностью подтверждает эту истину.

Задача на закон Ома с решением


Задача для участка электрической цепи


Электрочайник, включенный в сеть с напряжением 220 В, потребляет ток 1,1 А. Каково сопротивление электрочайника.

Дано:
U = 220 В
I = 1,1 А

Решение:
Согласно закону Ома для участка цепи:
R=U/I=220/1,1=200 Ом

Ответ: R = 200 Ом.


Задача для полной замкнутой цепи


Источник постоянного тока с ЭДС E = 24 В и внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 11 Ом. Определить силу тока в цепи.

Дано:
Е=24 В, r=1,5 Ом, R = 11 Ом

Решение:
По закону Ома для замкнутой цепи: I = E/(R + r) = 24/(11+1,5) = 1,92 А.

Ответ: I=1, 92 А.


Популярные вопросы и ответы


Отвечает Николай Герасимов, старший преподаватель физики в Домашней школе «ИнтернетУрок»


Сколько всего законов Ома в физике?


— Существует два закона Ома: закон Ома для участка цепи и закон Ома для полной (замкнутой) цепи. Первый связывает сопротивление участка, силу тока в нём и разность потенциалов (напряжение) на его концах. Кроме того, в нем отражено наличие в цепи источника тока.

Второй учитывает и потребителей электрического тока (электрические лампы, обогреватели, телевизоры и так далее), и его источники (генераторы, батарейки, аккумуляторы). Дело в том, что любой источник тока обладает внутренним сопротивление, которое влияет на силу тока. Именно это и учитывается в законе Ома для полной (замкнутой) цепи.


При каких условиях выполняется закон Ома?


Согласно закону Ома, существует линейная зависимость между силой тока в участке цепи и напряжением на его концах. Он отлично выполняется для металлических проводников при любых напряжениях, а вот для тока в вакууме, газе, растворах или расплавах электролитов, полупроводниках линейная зависимость нарушается, и применять закон Ома в том виде, в котором его изучают в школьном курсе, уже нельзя.


Для чего нужен закон Ома?


— Трудно переоценить значимость этого закона. Он позволил производить расчет электрических цепей, без которых практически невозможно представить жизнь современного человека, так как они лежат в основе любого электроприбора, начиная от обычной лампы накаливания и заканчивая самыми современными компьютерами.


В каком классе проходят закон Ома?


— В школьном курсе ученики впервые знакомятся с электрическими явлениями и законом Ома для участка цепи в 8 классе. Более подробно о причинах возникновения электрического тока и его источниках ученики знакомятся в курсе старшей школы (10 или 11 класс, в зависимости от программы). Здесь же ученики впервые встречаются и с законом Ома для полной (замкнутой) цепи.


Фото на обложке: pixabay.com


Уравнение, объяснение и примеры решения

Жасмин Гровер

Старший специалист по содержанию | Обновлено 4 августа 2022 г.

Электродвижущая сила или ЭДС обозначается как электрический потенциал, создаваемый либо гальваническим элементом, либо изменением магнитного поля . Формула ЭДС может быть выражена как e = IR + Ir или e = V + Ir , где e — электродвижущая сила (Вольт), I = ток (А), R = сопротивление нагрузки, r внутренний сопротивление ячейки измеряется в омах. Рассмотрим подробнее формулу ЭДС, природу ЭДС, ее значение, примеры и обсудим некоторые важные вопросы.

Содержание Что такое ЭДС? Характер ЭДС Значение ЭДС Формула ЭДС Разница между ЭДС и разностью потенциалов Вещи, чтобы запомнить Вопросы предыдущего года. значение электродвижущей силы. Что такое ЭДС? [Щелкните здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов] Электромагнитная сила, также известная как ЭДС, представляет собой электрическое воздействие, создаваемое источником, который не является электрическим по своей природе. Многие устройства обеспечивают эту силу путем преобразования различных форм энергии в электрическая энергия . Это могут быть громкоговорители, датчики, микрофоны, термометры и т. д. Например, батареек , которые мы используем каждый день, связаны с преобразованием химической энергии . В случае замкнутого контура из проводников функция ЭДС очевидна. электрон испытывает электромагнитную функцию, выполняемую над ними, если он один раз обходит петлю. Вот как ЭДС играет важную роль в электромагнитной индукции. Впервые понятие ЭДС было введено английским ученым Майклом Фарадеем в 1830 году. Единицей измерения ЭДС в системе СИ является вольт. Обозначается цифрой ε . ЭДС В Международной метрической системе электродвижущая сила обозначается аббревиатурой ε . Измеряется в вольтах, что также равно одному джоулю на кулон электрического заряда. Связанные темы: Природа ЭДС [Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов] Электродвижущая сила зависит от определенных факторов. Важно, чтобы между двумя полюсами присутствовала разность потенциалов. Один полюс должен иметь отрицательный заряд, тогда как другой должен иметь положительный заряд. Они должны принять на себя электрические заряды. Это можно сделать с помощью замкнутого или разомкнутого контура. Рабочий механизм или характер разомкнутой и замкнутой цепи решает, что лучше. Например, в открытом 9Цепь 0008 , отвечает за генерацию электрического тока . Когда этот ток нарушается, схема не работает эффективно. Не создается надлежащий поток энергии, и поэтому доказано, что соединение неэффективно. Характер ЭДС Когда цепь замкнута, она работает более эффективно. Это происходит из-за движения электрического тока, который легко движется от источника и производит энергию. Это видно на примере 9Генераторы 0008 и аккумуляторы. В батарее проводник соединен с лампочкой. Ток проходит через переключатель, достигает генератора и запускает его. Известно также, что генераторы преобразуют механическую энергию и действуют как очень хороший источник ЭДС. Таким образом, эффективность замкнутой цепи гораздо более перспективна, чем разомкнутая электрическая цепь. Подробнее: Решения NCERT для физики класса 12 Глава 6 Электромагнитная индукция Важность ЭДС [Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов] Электродвижущая сила/ЭДС важна, поскольку она помогает измерить количество и величину энергии. Это энергия, связанная с током, протекающим внутри цепи. Его также определяют как разность потенциалов между двумя точками клеточного терминала. Также проверьте: Электромагнитное демпфирование Формула ЭДС [Нажмите здесь, чтобы получить примеры вопросов]0003 Где ε относится к ЭДС или электродвижущей силе и обозначается вольтами или (В),  Вт = энергия ( Дж ), а  Q обозначает заряд (кулоны) 3 Мы можем 3 также используйте формулу закона Ома . Закон Ома гласит, что ток, протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению в двух точках. Следует отметить, что и ЭДС, и разность потенциалов измеряются в В (Вольтах). Формула для электродвижущей силы может быть дана по мере, как, E = IR + IR, или E = V + IR Где E – электрическая сила (Volts). , I = ток (А), R = сопротивление нагрузки, r — внутреннее сопротивление элемента. Единицей внутреннего сопротивления в системе СИ является Ом (Ом). Ссылки по теме:   Разница между ЭДС и разницей потенциалов ЭДС можно описать как количество энергии в любой форме, преобразованной в энергию, т. е. электрическую на кулон заряда, в то время как разность потенциалов — это количество энергии (электрической), которая преобразуется в другие формы энергии на кулон заряда. Некоторыми примерами источников ЭДС являются элементы, солнечные батареи, батареи, генераторы, термопары, динамо-машины и т. д. , при токе 0,6 А. Внутреннее сопротивление аккумулятора при 0,5 Ом. Используйте формулу ЭДС. Решение: , дано, V = 3,2 В I = 0,6 A R = 0,5 Ом с использованием формулы: ε = IR ε = 3,2 + 0,6 × 0,5 = 3,2 В + 0,3 В = 3,5 В Таким образом, ЭДС цепи составляет 3,5 В. ЭДС ячейки = 2 Вольта и сопротивление (внутреннее) 1 Ом? Решение: Дано, ЭДС =2 Внешнее сопротивление = 9 Ом Внутреннее сопротивление = 1 Ом Поскольку I = V/R И R = внешнее сопротивление + внутреннее сопротивление = 9 + 1 = 10 Ом Теперь, I = 2/10 = 0,2 Ампера e = V + Ir 2=V+ (0,2)1 В =2-0,2 Следовательно, внешний резистор получает, V =  1,8 Вольт. Пример 3: Если мы рассмотрим электрическую цепь с разностью потенциалов 5 В, с током 1 А и внутренним сопротивлением используемой батареи 0,8 Ом. Затем определите ЭДС цепи, используя формулу ЭДС. Решение: Дано, Разность потенциалов электрической цепи (В) = 5 вольт Полный ток, протекающий по цепи (I) = 1 А Внутреннее сопротивление батареи (r) = 0,8 Ом Нас просят определить ЭДС цепи, используя уравнение ЭДС. Мы знаем, что ЭДС цепи можно рассчитать по приведенной ниже формуле: ε = V + Ir …….(1) Где, В – Полная разность потенциалов, развиваемая в цепи I – Суммарный ток, протекающий в цепи r – Внутреннее сопротивление батареи Подставляя значения разности потенциалов, тока и внутреннего сопротивления в уравнение (1 ) получаем: ε = V + Ir ε = 5 + (10,8) ε = 5,8 вольта Следовательно, ЭДС цепи по формуле ЭДС равна 5,8 Вольта.

Также проверьте:  Закон индукции Фарадея

---

Что следует помнить 

• ЭДС или электродвижущая сила определяется как сила или энергия, которая вырабатывается батареей на один кулон проходящего через нее заряда.
• Сокращается как буква ε и в основном обозначает электрическое действие, производимое неэлектрическим источником. Многие устройства обеспечивают ЭДС путем преобразования различных форм энергии в электрическую энергию.
• Для возникновения ЭДС необходима разность потенциалов на двух клеммах. Один должен иметь положительный заряд, а другой отрицательный. Можно воспользоваться помощью замкнутых или открытых цепей.
• Единицей измерения ЭДС в системе СИ является вольт. Электродвижущая сила также определяется как разность потенциалов на клеммах при отсутствии тока.
• Формула для измерения ЭДС дается как ε =E/Q. Здесь ε обозначает ЭДС, тогда как Q обозначает заряд, а E – энергию. Закон Ома также дает формулу, по которой можно вычислить ehm. e = V + Ir, где e означает ЭДС, I — ток, а r — внутреннее сопротивление.

Также проверьте: Закон и сохранение Ленца

---

Предыдущий год Вопросы

1. Закон Ленца является следствием закона о сохранении… [UPSEE 2019]
2. по постоянной ставке. Направления индукционного тока в проводах AB и CD равны….  [VITEEE 2019]
3. круглая проволочная петля движется со скоростью к проводу с бесконечным током…… [VITEEE 2016]
4. Две одинаковые коаксиальные катушки P и Q , несущие одинаковую величину тока в одном направлении, являются приблизил. Ток в.. .[KEAM]
5. Полярность ЭДС индукции определяется выражением…. [KEAM]
6. Два одинаковых круглых змеевика A и B удерживаются на горизонтальной трубе рядом, не касаясь друг друга….  [KCET 2013]
7. Магнитный поток через цепь сопротивления RR изменяется на величину…. [NEET 2004]
8. Проводящая петля в форме прямоугольного равнобедренного треугольника высотой… [JEE Advance 2016]
9. Если трансформатор аудиоусилителя имеет выходное сопротивление…. .[JCECE]
10. Проволочная петля вращается в магнитном поле. Частота изменения направления ЭДС индукции является…. [NEET 2013]
11. Электрон движется по прямолинейному пути XY, как показано на рисунке. abcd — это катушка.. .[NEET 2015]
12. Катушка индуктивности 20 мГн, конденсатор 100…. [NEET 2018]
13. Величина изменения потока через катушку в вебере составляет …[NEET 2012]
14. Среднеквадратичное значение тока в цепи составляет.. .[NEET 2011]
15. В каких из перечисленных устройств не используется вихретоковый эффект?…. [NEET 2019]
16. Электрическая лампа на 220 В, 100 Вт соединена последовательно с другой лампочкой…  [KEAM]
17. Угольный резистор маркируется кольцом коричневого, черного, зеленого и золотого цвета… . [KEAM]
18. Эффективное сопротивление в точках A и I равно… [KEAM]
19. Металлический проводник длиной 1 м вращается вертикально вокруг одного.. .[KEAM]
20. Северный полюс длинного горизонтального стержневого магнита приближается к…

---

Примеры вопросов

Вопросы: Что такое ЭДС? (3 балла)

Ответ: ЭДС, или электромагнитная сила, тесно связана с напряжением. Это электрическая энергия или сила, поставляемая неэлектрическим источником, например, батареей. Когда колебания магнитного поля происходят от поверхности, говорят, что генерируется электродвижущая сила. Величина ЭДС была определена как разность потенциалов на клеммах ячейки в то время, когда по цепи не протекает ток. Единицей ЭДС в СИ является вольт или джоуль на кулон.

Вопрос: Зачем нужна ЭДС? (2 балла)

Ответ: Нам нужна ЭДС, потому что она помогает измерить количество цепи, которая протекает внутри электрической цепи. Одна клемма заряжена положительно, а другая имеет отрицательный заряд. ЭДС обозначается буквой ε .

Вопрос: Найдите разность потенциалов элемента, если элемент подключен к нагрузке 10 Ом. ЭДС элемента составляет 5 вольт, а внутреннее сопротивление равно 1 Ом. (4 балла)

Ответ: Учитывая, что внешнее сопротивление или сопротивление нагрузки = 8 Ом

Внутреннее сопротивление = 2 Ом

ЭДС элемента = 5 Вольт , R = внешнее сопротивление + внутреннее сопротивление

R = 8 + 2

R = 10 Ом

I = 5/10

I = 0,5 ампера

e = V +Ir

5 = V + (00002 ²

В = 4

Следовательно, внешнее сопротивление элемента равно 4 Вольтам.

Вопрос: Как рассчитывается ЭДС? (3 балла)

Ответ: Решение: ЭДС можно легко рассчитать с помощью данной формулы.

ε = E/Q

Где ε — электродвижущая сила, E — энергия, циркулирующая в цепи, а Q — заряд цепи. Мы можем использовать эту или формулу, заданную законом Ома, которая обозначается как V = IR,

ε = I(R+r), где I — ток, R — сопротивление цепи, r — внутреннее сопротивление. сопротивление элемента, V – напряжение, ε — ЭДС.

Вопрос: Присутствует цепь с разностью потенциалов 4,6 В, ток 1,6А. Внутреннее сопротивление батареи 0,8 Ом. Узнайте ЭДС. (2 балла)

ANS: Учитывая, что,

V = 4,6

I = 1,6 A

R = 0,8

Согласно формуле, мы знаем, что ε = V + IR

. ε = 4,6 + (1,6 x 0,8)

ε = 5,9V

Следовательно, ЭДС = 5,9 вольт.

Вопрос: Какова величина ЭДС? (3 балла)

Ответ: Величина ЭДС такая же, как разность потенциалов на выводе ячейки в случае отсутствия тока, протекающего по электрической цепи. Чтобы найти это, был разработан закон индукции Фарадея. Величина ЭДС, протекающей в цепи, равна абсолютной величине скорости изменения во времени магнитного потока через цепь. В этом случае ЭДС, присутствующая в цепи, всегда равна 1,9.0003

Вопрос: Что называется разностью потенциалов? (2 балла)

Ответ: Определяется как разность электрических потенциалов между двумя точками. Или, проще говоря, мы также можем сказать, что он измеряет, сколько энергии передается между двумя точками в электрической цепи.

Выписка:

Формула ЭДС. Уравнение, примеры решений и часто задаваемые вопросы

Электродвижущая сила является одним из важных понятий, которые помогают нам понять процесс электромагнетизма. Электродвижущая сила сокращенно называется ЭДС и тесно связана с более распространенным понятием напряжения. Электродвижущая сила – это полная энергия, обеспечиваемая батареей или элементом на кулон q прошедшего через него заряда.

Величина ЭДС равна разности потенциалов на клеммах ячейки, когда ток не течет по данной электрической цепи, и используемая формула известна как формула ЭДС. В этой статье мы подробно изучим формулу электродвижущей силы, идею физики ЭДС и в конце с помощью уравнения ЭДС с несколькими решенными примерами.

EMF Physics

Электродвижущая сила может быть определена как общее напряжение или разность потенциалов на клеммах батареи в разомкнутой цепи или, другими словами, когда через нее не протекает ток. Это может показаться не таким, как это, поскольку это будет иметь значение, но каждая батарея будет построена с определенным внутренним сопротивлением. Это связано с постоянным сопротивлением, которое уменьшает протекание тока в электрической цепи, но оно заключено только в самой батарее.

Мы знаем, что когда цепь разомкнута, через элемент не будет протекать ток, это означает, что внутреннее сопротивление батареи ничего не изменит, потому что нет тока, который мог бы его уменьшить или замедлить. Таким образом, электродвижущую силу можно рассматривать как максимальную разность потенциалов или напряжение на двух выводах в идеализированном состоянии. Это объясняет физику ЭДС, и из этого мы можем понять, что электродвижущая сила является частным случаем разности потенциалов.

Теперь возник вопрос: хотя электродвижущая сила вообще не является формой силы, то почему ее называют электродвижущей силой, чем отличается ЭДС от обычной разности потенциалов и что будет источник ЭМП?

Чтобы ответить на эти сомнения, рассмотрим простую электрическую схему лампы, подключенной к батарее.

Мы знаем, что любое электрогальваническое устройство может быть представлено как устройство с двумя клеммами, которое удерживает одну клемму с более высоким потенциалом, а другую клемму с более низким потенциалом. Более высокий электрический потенциал обычно называют положительной клеммой и обычно обозначают знаком плюс. Клемма с более низким потенциалом известна как отрицательная клемма и обозначается знаком минус. Это называется источником ЭДС.

Когда источник ЭДС отключен от лампы, т.е. когда цепь разомкнута, то чистого движения зарядов внутри данного источника ЭДС нет. Как только цепь замыкается или снова подключается к лампе, заряды будут перемещаться от одной клеммы батареи через лампу, что в дальнейшем приведет к свечению лампы и обратно к другой клемме батареи.

Если мы рассмотрим обычный поток электрического тока, то есть положительный ток, положительные заряды имеют тенденцию покидать положительный вывод, проходить через лампу и попадать в отрицательный конец источника ЭДС. Так устроен источник ЭМП. При этом электродвижущая сила батареи есть разность потенциалов, развиваемая на обоих концах данной батареи.

Таким образом, физика ЭДС объясняет, что электродвижущая сила представляет собой полную энергию, поставляемую батареей или ячейкой на кулон проходящего через нее заряда. Суммарная величина ЭДС равна напряжению или разности потенциалов на клеммах батареи, когда ток в данной электрической цепи отсутствует.

Уравнение ЭДС

Мы знаем, что заряды циркулируют в электрической цепи, для движения зарядов в данной электрической цепи нам необходимо приложить к ней внешнюю силу. Мы говорим, что внешний электрический источник, такой как батарея, использует такую ​​силу, которая придает ускорение зарядам, и это называется электродвижущей силой. Несмотря на свое название, это не форма силы, а разность потенциалов. Это частный случай разности потенциалов, который обычно обозначается символом.

Теперь давайте посмотрим на уравнение ЭДС:

Согласно определению ЭДС и физике ЭДС, формула ЭДС имеет вид:

\[\Rightarrow\] ЭДС = \[\varepsilon\] = \[\frac{E}{Q}\] ….(1)

Где,

E – Полная энергия батареи

Q – Общий заряд, протекающий через данную цепь

Уравнение (1 ) можно использовать, если мы знаем полную энергию батареи, используемой в цепи. Электродвижущая сила также представляет собой разность потенциалов, развиваемую в цепи, поэтому формулу ЭДС также можно найти с помощью закона Ома. Поэтому пишем:

ε = IR…..(2)

Где,

I – Полный ток, протекающий в цепи

R – Общее сопротивление, используемое в цепи

Поскольку мы знаем, что ЭДС зависит от внутреннего сопротивления батареи, мы должны заменить сопротивление суммой сопротивления и внутреннего сопротивления. Таким образом, уравнение (2) принимает вид:

ε = I (r + R)

ε = Ir + IR

ε = V + Ir…….(3)

Где,

В – общая разность потенциалов в цепи

I – Полный ток, протекающий в цепи

r – Внутреннее сопротивление батареи

Поэтому уравнение (1) и уравнение (3) известны как формула ЭДС или уравнение ЭДС. Давайте разберемся с формулой ЭДС и как найти ЭДС или как рассчитать ЭДС с помощью нескольких решенных примеров.

Примеры:

1. Рассмотрим электрическую цепь с разностью потенциалов 5 В, с током 1 А. Если внутреннее сопротивление используемой батареи составляет 0,8 Ом. Затем определите ЭДС цепи, используя формулу ЭДС.

Ответ: Дано,

Разность потенциалов электрической цепи = V = 5 вольт

Полный ток, протекающий по цепи = I = 1 А

Внутреннее сопротивление батареи = r = 0,8 Ом

Мы просят определить ЭДС цепи, используя уравнение ЭДС. Мы знаем, что ЭДС цепи можно рассчитать по формуле, приведенной ниже:

ε = V + Ir…….(1)

Где,

В – Полная разность потенциалов, развиваемая в цепи

I – Суммарный ток, протекающий в цепи

r – Внутреннее сопротивление батареи

Подставив значение разности потенциалов, тока и внутреннего сопротивления в уравнение (1) получим:

ε = V + Ir

ε = 5 + (10,8)

ε = 5,8 вольт

Следовательно, ЭДС цепи по формуле ЭДС составляет 5,8 Вольт.

2. Рассчитайте оконечную разность потенциалов батареи, когда она подключена к нагрузке 10 Ом с ЭДС батареи, ε = 3 вольта и внутренним сопротивлением батареи 2 Ом.

Ответ: Дано, Полная ЭДС батареи = ε = 3 вольта

Внешняя нагрузка, приложенная к батарее = RL = 10 Ом

Внутреннее сопротивление батареи = r = 2 Ом

Теперь мы попросили определить терминальную разность потенциалов аккумулятора. Перед этим рассчитаем ток, протекающий по данной цепи. по закону Ома мы знаем, что:

\[\Rightarrow\] I = \[\frac{V}{R}\] = \[\frac{\varepsilon}{r+R_{L}}\] ….(1)

I = 3/12 = 0,25 А

Теперь определим разность потенциалов на клеммах аккумулятора. Формула ЭДС имеет вид:

ε = V + Ir…….(2)

Где,

В – Полная разность потенциалов, развиваемая в цепи

I – Полный ток, протекающий в цепи

r – Внутреннее сопротивление батареи

Подставив значения ЭДС, силы тока и внутреннего сопротивления в уравнение (2) получим:

3 = V + (0,252)

В =3 – 0,5

В = 2,5 В

Следовательно, разность потенциалов на клеммах аккумулятора составляет 2,5 В.

Различия между напряжением на клеммах и ЭДС:

Когда цепь включена, напряжение на клеммах определяется как разность потенциалов на клеммах нагрузки. В то время как ЭДС определяется как самая высокая разность потенциалов, создаваемая батареей, когда ток не течет.

ЭДС может быть выражена через внутреннее сопротивление батареи (r), где: I(r+R) = I(r+R)

Затем мы можем реорганизовать это с точки зрения конечного сопротивления, используя закон Ома: = V+Ir+V+V+V+V+V+V+V+V

Для различных сопротивлений можно рассчитать ЭДС ячейки. путем измерения напряжения на ячейке вольтметром и силы тока в цепи амперметром.

Согласно закону Фарадея, каждое изменение магнитного поля катушки приводит к возникновению в катушке ЭДС (и, следовательно, также тока).

Используя правило Фарадея, общество извлекло выгоду из жизненно важных технологий, таких как трансформаторы, используемые для передачи энергии в национальной сети Великобритании, которые теперь являются обязательными для наших домов. Он также используется в электрических генераторах и двигателях, таких как плотины гидроэлектростанций, для выработки электроэнергии, которая в настоящее время необходима для наших современных технологических требований. MAG-DRIVE, текущий исследовательский проект в Бирмингеме, ищет способы создания и улучшения материалов с постоянными магнитами, которые можно будет использовать в электромобилях будущего поколения. Поскольку ЭМП создается солнечными батареями, это важно в областях исследований возобновляемых источников энергии.

ЭМП часто подразделяются на один из двух типов в зависимости от их частоты:

В настоящее время научные данные не позволяют однозначно связать использование мобильных телефонов с какими-либо пагубными последствиями для здоровья человека, хотя ученые признают, что требуются дополнительные исследования.

Неионизирующие электромагнитные поля можно обнаружить как в естественной, так и в искусственной среде. Магнитное поле Земли является примером естественного ЭДС.

ЭМП крайне низких частот (ELF-EMF). Линии электропередач, электрические кабели и личное оборудование, такое как электробритвы, фены и электрические одеяла, могут создавать поле неионизирующего излучения.

Излучение радиочастоты. Беспроводные гаджеты, такие как мобильные телефоны, интеллектуальные счетчики, планшеты и портативные компьютеры, создают поле неионизирующего излучения. Его производят радио- и телепередачи, радары, спутниковые станции и оборудование МРТ.

Краткий обзор:

Электродвижущая сила определяется как напряжение на клеммах источника в отсутствие электрического тока. Фраза электродвижущая сила относится к величине усилия, необходимого для разделения носителей заряда в токе источника, так что сила, действующая на заряды выводов источника, не является прямым результатом действия поля. Что такое электродвижущая сила? Электродвижущая сила (ЭДС) определяется как произведение количества работы, выполненной при преобразовании (или преобразовании) энергии, и количества электричества, которое проходит через электрический источник или генератор. Электродвижущая сила (ЭДС) измеряется в вольтах и ​​обозначается символом (или Е). В этом посте мы в основном расскажем, что такое электродвижущая сила, что такое ЭДС в физике и так далее.

Электрический потенциал, создаваемый гальваническим элементом или изменением магнитного поля, называется электродвижущей силой. Мы знаем, что заряды движутся по электрической цепи; но, чтобы заряды двигались в определенной электрической цепи, мы должны приложить к ней внешнюю силу. Несмотря на свое название, ЭДС — это не совсем сила, а разность потенциалов.

Передача энергии из одной формы в другую осуществляется с помощью генератора или батареи. Один вывод в этих устройствах заряжается положительно, а другой — отрицательно. В результате электродвижущая сила определяется как работа, совершаемая над единицей электрического заряда.

Электромагнитный расходомер, использующий закон Фарадея, использует электродвижущую силу.

ЭДС и внутреннее сопротивление: измерения и взаимосвязь между

Электродвижущая сила , известная как ЭДС, представляет собой конечную разность потенциалов источника при отсутствии тока. Внутреннее сопротивление — это сопротивление протеканию тока внутри самого источника. Но, что важно, как мы вычисляем эти значения? Давай выясним.

Что такое ЭДС в электрических цепях?

Все источники напряжения создают разность потенциалов, обеспечивая ток при подключении к цепи с сопротивлением. Эта разность потенциалов создает электрическое поле, которое действует на заряды как сила, заставляя течь ток.

Несмотря на свое название, ЭДС не совсем сила. На самом деле это уникальный вид разности потенциалов и измеряется в вольтах (В).

ЭДС разность потенциалов источника при отсутствии тока , протекающий через него.

Мы также можем определить ЭДС как работу W, выполненную на единицу заряда Q, что дает нам следующее уравнение:

Все источники напряжения производят ЭДС, Unsplash

Представьте себе батарею.

• Если батарея подает ток, напряжение на клеммах батареи на меньше, чем ЭДС . По мере разрядки батареи этот уровень напряжения начинает снижаться.
• Когда батарея полностью разряжена и, следовательно, ток не подается, напряжение на клеммах батареи будет равно ЭДС.

Как рассчитать ЭДС?

Мы также можем рассчитать ЭДС (ε) по следующему уравнению:

E означает электрическую энергию в джоулях (Дж), а Q — заряд в кулонах (Кл).

В этом уравнении разность потенциалов называется конечной разностью потенциалов . Будет равна ЭДС, если нет внутреннего сопротивления. Однако это не относится к реальным источникам питания, поскольку всегда присутствует внутреннее сопротивление. Lost v olts относятся к энергии, затраченной на кулон при преодолении внутреннего сопротивления.

Мы знаем, что закон сохранения энергии проявляется в электрических цепях, а также в случаях, когда имеется внутреннее сопротивление.

Уравнение сохранения энергии с внутренним сопротивлением, Oğulcan Tezcan – StudySmarter Originals

Потерянные вольты — это название энергии, затраченной на кулон при преодолении внутреннего сопротивления. Кроме того, обязательно ознакомьтесь с нашим объяснением по энергосбережению.

Что такое внутреннее сопротивление в электрических цепях?

Мы уже знаем, что сопротивление нагрузки (также известное как внешнее сопротивление) представляет собой общее сопротивление компонентов во внешней электрической цепи. С другой стороны, внутреннее сопротивление представляет собой сопротивление в источнике питания , которое сопротивляется протеканию тока. Обычно это приводит к тому, что источник питания выделяет тепло.

• Сопротивление нагрузки = общее сопротивление компонентов внешней электрической цепи.
• Внутреннее сопротивление = сопротивление внутри источника питания, которое сопротивляется протеканию тока.

Измерение внутреннего сопротивления

Закон Ома

Из закона Ома мы знаем, что

где В — напряжение в вольтах, I — сила тока в амперах, а R — внешнее сопротивление в омах.

Внутреннее сопротивление

Если мы включим внутреннее сопротивление, общее сопротивление будет R+r, где внутреннее сопротивление показано как r, а напряжение может быть выражено как ЭДС (ε).

Если раскрыть скобки, получится

где I⋅R — разность потенциалов на клеммах в вольтах, а I⋅r — потерянные вольты (также измеряемые в вольтах).

Теперь мы можем преобразовать уравнение как

, где V _R — разность потенциалов на клеммах, а V _r — потерянные вольты.

Зависимость между разностью потенциалов на клеммах и потерями вольт

Здесь представлена ​​зависимость между разностью потенциалов на клеммах и потерями вольт. Вы можете видеть из уравнения, что если нет внутреннего сопротивления (поэтому нет потерянных вольт), сопротивление клеммы будет равно ЭДС .

Принципиальная схема, показывающая внутреннее сопротивление и сопротивление нагрузки, Oğulcan Tezcan – StudySmarter Originals

Внутреннее сопротивление (r) имеет сложные характеристики. Давайте снова посмотрим на наш пример с аккумулятором. По мере разрядки батареи ее внутреннее сопротивление возрастает. А что еще влияет на внутреннее сопротивление? Вот некоторые факторы:

• Размер источника напряжения.
• Сколько и как долго он использовался.
• Величина и направление тока через источник напряжения.

Приведите примеры расчета ЭДС и внутреннего сопротивления?

Расчет внутреннего сопротивления источника является важным фактором для достижения оптимальной эффективности и обеспечения того, чтобы источник обеспечивал максимальную мощность в электрической цепи. Вот несколько примеров расчета различных величин с внутренним сопротивлением.

Помните, что R означает сопротивление нагрузки, а r — внутреннее сопротивление.

Батарея имеет ЭДС 0,28 В и внутреннее сопротивление 0,65 Ом. Рассчитайте разность потенциалов на клеммах, когда ток, протекающий через батарею, равен 7,8 мА.

Решение

В вопросе указаны ЭДС (ε), внутреннее сопротивление (r) и ток (I), протекающий через батарею. Давайте поместим их в уравнение конечной разности потенциалов (V _R ).

Через ячейку протекает ток 0,45 А с внутренним сопротивлением 0,25 Ом. Найдите энергию, затрачиваемую в секунду на внутреннее сопротивление в джоулях.

Решение

Мы знаем, что

где P — мощность в ваттах, I — сила тока в амперах, а R — сопротивление в омах.

Поскольку в вопросе речь идет о потере энергии в секунду, мы используем уравнение мощности, потому что мощность — это энергия в секунду. Мы также можем указать внутреннее сопротивление r для сопротивления в уравнении.

Батарея имеет ЭДС 0,35В. Ток, протекающий через аккумулятор, равен 0,03 А, а сопротивление нагрузки равно 1,2 Ом. Найдите внутреннее сопротивление батареи.

Решение

В вопросе указаны значение ЭДС (ε) батареи, ток (I), протекающий через батарею, и сопротивление нагрузки (R). Вот правильное уравнение для нахождения внутреннего сопротивления (r):

Подставим заданные переменные в уравнение:

Если мы решим уравнение для r, то получим

ЭДС и Внутреннее сопротивление — ключевые выводы

• Электродвижущая сила — это не совсем сила: это уникальный вид разности потенциалов, измеряемый в вольтах.
• При отсутствии тока напряжение на клеммах источника напряжения будет равно ЭДС.
• Потерянные вольты — это название энергии, затрачиваемой на кулон при преодолении внутреннего сопротивления.
• Внутреннее сопротивление — это сопротивление внутри источника питания, которое сопротивляется протеканию тока и обычно заставляет источник питания выделять тепло.
• Внутреннее сопротивление источника напряжения зависит от различных условий, в том числе от степени его использования, размера источника напряжения, величины и направления тока, протекающего через источник напряжения.

Вопрос Видео: Определение ЭДС батареи

Стенограмма видео

Цепь питается от батареи с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Цепь имеет сопротивление 3,5 Ом, а внутреннее сопротивление батареи равно 0,65 Ом. Чему равна электродвижущая сила батареи? Дайте ответ с точностью до одного десятичного знака.

Поскольку в этом вопросе речь идет о электрической цепи, лучше всего начать с рисования принципиальной схемы. Нам говорят, что эта схема питается от батареи. Итак, мы начнем с символа цепи для батареи. Вопрос говорит нам, что эта батарея питает цепь и что эта цепь имеет сопротивление 3,5 Ом. На самом деле нам не говорят ни о каких компонентах этой схемы. Однако, поскольку мы знаем его сопротивление, мы можем представить его на нашей принципиальной схеме только с одним резистором 3,5 Ом.

Оглядываясь назад на вопрос, нам также говорят, что напряжение на клеммах батареи составляет 2,5 вольта. На этом этапе нам нужно вспомнить, что напряжение на клеммах батареи — это разность потенциалов между ее положительной и отрицательной клеммами, когда она подключена к цепи и идет заряд. Таким образом, в этом случае напряжение на клеммах нашей батареи представляет собой разность потенциалов между двумя точками, расположенными по обе стороны от батареи. Последняя часть информации, которую нам дают в этом вопросе, заключается в том, что батарея имеет внутреннее сопротивление 0,65 Ом. Теперь, чтобы использовать эту информацию, нам нужно немного вспомнить о том, как работают батареи.

Мы можем вспомнить, что роль батареи в цепи заключается в обеспечении разности потенциалов. В этом смысле батарея очень похожа на ячейку, которая, как мы видим, имеет очень похожий символ цепи. Теперь мы постоянно используем ячейки, когда рисуем схемы и говорим о том, как работают схемы. Однако обычно, когда мы говорим о клетке, мы говорим об идеальной версии клетки. Это означает, что мы предполагаем, что единственное, что делает ячейка в цепи, — это создает разность потенциалов. Это означает, что обычно мы работаем, исходя из предположения, что у клетки нет никакого сопротивления. И это значительно упрощает жизнь, когда мы пытаемся рассчитать, как ведут себя схемы.

Однако батарейки бывают разные. И обычно, когда мы говорим о батареях, мы говорим о настоящих батареях. В реальной жизни батарея обеспечивает разность потенциалов. Однако у него также есть некоторое сопротивление просто потому, что материалы, из которых мы делаем батареи, не являются идеальными проводниками. Это сопротивление называется внутренним сопротивлением батареи. И это имеет некоторые важные последствия для того, как батарея ведет себя в цепи.

Итак, всякий раз, когда мы встречаем эту фразу, внутреннее сопротивление, мы должны помнить, что мы имеем дело не с идеальным элементом или идеальной батареей, которая не имеет никакого сопротивления. Мы говорим о настоящей батарее, которая имеет некоторое сопротивление. Чтобы учесть это сопротивление, может быть полезно пояснить его на нашей принципиальной схеме. И один из способов сделать это — изобразить батарею на нашей принципиальной схеме так, как если бы она была идеальной ячейкой, последовательно соединенной с постоянным резистором.

На самом деле батарея с некоторым внутренним сопротивлением в точности эквивалентна идеальной ячейке, подключенной к постоянному резистору, где разность потенциалов этой ячейки равна электродвижущей силе батареи, обозначаемой греческой буквой 𝜀. А сопротивление этого резистора равно внутреннему сопротивлению аккумулятора, которое принято обозначать строчной буквой 𝑟. И в этот момент может быть полезно просто напомнить себе, что, хотя электродвижущая сила имеет силу в названии, на самом деле это просто разность потенциалов, а не сила. Мы могли бы определить электродвижущую силу как разность потенциалов на аккумуляторе, когда заряд не течет. Другими словами, это разность потенциалов, которую мы измеряем на клеммах батареи, когда она не подключена к цепи.

На самом деле мы обнаруживаем, что как только батарея подключается к цепи и начинает течь заряд, разность потенциалов, которую мы измеряем на ее клеммах, уменьшается. Этот эффект обусловлен внутренним сопротивлением батареи. Это приводит к уменьшению общей величины разности потенциалов, которая может быть подана в цепь батареей. Мы называем это уменьшение разности потенциалов потерянными вольтами батареи. Все это мы можем выразить с помощью простого уравнения. 𝑉 𝑇, то есть напряжение на клеммах батареи, измеренное, когда она подключена к цепи и идет заряд, равно 𝜀, электродвижущей силе батареи, минус 𝑉 𝐿, потерянные вольты батареи.

Таким образом, разность потенциалов между клеммами батареи, когда она подключена к цепи, другими словами, величина разности потенциалов, которую батарея подает в цепь, равна электродвижущей силе за вычетом некоторой величины разности потенциалов, которая теряется из-за к его внутреннему сопротивлению.

Теперь в этом вопросе нас попросили найти электродвижущую силу 𝜀. Итак, давайте изменим это уравнение, чтобы сделать 𝜀 субъектом. Если мы добавим 𝑉 𝐿 к обеим частям уравнения, то мы увидим в правой части уравнения минус 𝑉 𝐿 плюс 𝑉 𝐿. Таким образом, эти два термина сокращаются, оставляя нам это выражение. Поменяв местами левую и правую части, мы получим 𝜀 равно 𝑉 𝐿 плюс 𝑉 𝑇.

Теперь, в этом вопросе, нам фактически дали напряжение на клеммах 𝑉 𝑇. В вопросе нам сказали, что это 2,5 вольта. Итак, чтобы найти 𝜀, нам нужно отработать потерянные вольты 𝑉 𝐿. Теперь, как мы уже сказали, потерянные вольты — это уменьшение разности потенциалов, обеспечиваемой аккумулятором из-за его внутреннего сопротивления. Чтобы помочь нам понять это, вспомните, что мы сказали, что батарея эквивалентна идеальной ячейке, подключенной к резистору. Таким образом, мы можем представить, что внутри любой батареи есть элемент, который обеспечивает определенную разность потенциалов, известную как электродвижущая сила, и резистор, который противодействует току и уменьшает разность потенциалов, которую мы измеряем на клеммах батареи. Мы можем думать об этом резисторе как о потребляющем часть напряжения.

Итак, если мы хотим узнать величину разности потенциалов, которая используется на этом резисторе, мы на самом деле просто ищем разность потенциалов на этом резисторе. И мы можем найти это, используя закон Ома. Это говорит нам о том, что разность потенциалов 𝑉 на компоненте равна току 𝐼 в этом компоненте, умноженному на сопротивление 𝑅 этого компонента. Мы можем применить закон Ома к резистору, который мы используем для представления внутреннего сопротивления батареи. При этом мы можем сказать, что разность потенциалов на этом резисторе — это потерянные вольты 𝑉 𝐿 — равна току в этом резисторе — поскольку мы не знаем, что это такое, мы можем просто назвать его 𝐼 — умноженным на его сопротивление , которое представляет собой внутреннее сопротивление батареи, обозначенное строчной буквой 𝑟.

В этот момент мы столкнулись с другой проблемой. Нам в вопросе говорят, что внутреннее сопротивление аккумулятора 0,65 Ом. Однако мы не знаем, какой ток в батарее. Мы можем заметить, что схема, с которой мы имеем дело, представляет собой единую петлю с последовательно соединенными компонентами. Это означает, что ток в цепи, который мы можем пропустить в обычном направлении от положительного к отрицательному, должен быть одинаковым в каждой точке цепи. Таким образом, ток в батарее такой же, как и ток в остальной части цепи, которая представлена ​​этим резистором на 3,5 Ом.

Мы можем рассчитать ток, применив к этому резистору закон Ома. Это потому, что мы знаем его сопротивление и потому что он подключен непосредственно к батарее с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Мы знаем, что разность потенциалов на этом резисторе должна быть 2,5 вольта. Поскольку мы знаем эти две переменные, мы можем найти текущий 𝐼. Итак, давайте начнем с того, что сделаем 𝐼 предметом этого уравнения. Разделение обеих частей уравнения на 𝑅 дает нам 𝑉 над 𝑅 равно 𝐼. А затем, поменяв местами левую и правую части уравнения, мы получим 𝐼 равно 𝑉 над 𝑅.

Теперь, как мы уже заметили, напряжение на этом резисторе просто равно напряжению на клеммах батареи. Таким образом, мы можем представить это 𝑉 𝑇. А 𝑅 в этом уравнении — это просто сопротивление резистора. Обратите внимание, что здесь мы не используем внутреннее сопротивление батареи, поскольку на данный момент мы не рассматриваем то, что происходит внутри батареи. Мы просто применяем закон Ома к резистору 3,5 Ом на нашей принципиальной схеме.

В вопросе нам сказали, что напряжение на клеммах 2,5 вольта. И нам говорят, что схема, которую мы представляем с помощью этого резистора, имеет сопротивление 3,5 Ом. Обратите внимание: поскольку обе эти величины представлены в единицах СИ, нам не нужно выполнять какие-либо преобразования единиц измерения. Наш ответ будет просто дан с использованием единицы СИ для тока. С помощью калькулятора 2,5 разделить на 3,5 равно 0,714 и так далее. А единицей СИ для силы тока является ампер или ампер.

Итак, мы нашли ток в этой части цепи. А поскольку вся цепь представляет собой однорядный контур, мы знаем, что этот ток такой же, как и ток внутри батареи. Таким образом, мы можем подставить это значение тока в уравнение, которое мы написали для потерянных вольт. При этом у нас есть 0,714 ампера, умноженные на внутреннее сопротивление батареи, которое, как нам говорят, составляет 0,65 Ом. Опять же, обе эти величины даны в единицах СИ, что означает, что нам не нужно делать какие-либо преобразования единиц измерения. Вычисление этого выражения с помощью калькулятора дает нам значение 0,464 и еще несколько знаков после запятой. И это дано в единицах СИ для разности потенциалов, вольт.

Итак, мы нашли потерянные вольты батареи. Мы можем сказать, что из-за своего внутреннего сопротивления батарея теряет 0,464 вольта разности потенциалов, когда она подключена к этой цепи, и это оставляет ее с напряжением на клеммах 2,5 вольта. Теперь мы готовы рассчитать электродвижущую силу батареи, просто подставив эти два значения в это уравнение. Итак, 𝜀 равно 0,464 вольта плюс 2,5 вольта. И сложение обоих этих значений вместе говорит нам, что электродвижущая сила батареи равна 2,9.64 вольта. Последнее, что нужно сделать, это просто округлить наш ответ до одного знака после запятой. А 2,964 вольта с точностью до одного десятичного знака — это 3,0 вольта.

Итак, мы подсчитали, что если цепь с сопротивлением 3,5 Ом питается от батареи с напряжением на клеммах 2,5 Вольта и внутренним сопротивлением 0,65 Ом, то ЭДС батареи должна быть 3,0 Вольта.

домашнее задание и упражнения – Определение тока с помощью ЭДС и внутреннего сопротивления

спросил 9 лет 11 месяцев назад

Изменено 6 месяцев назад

Просмотрено 35 тысяч раз

$\begingroup$

В чем именно разница между внутренним сопротивлением и сопротивлением?

---

Это всплыло в связи с домашним заданием, которое мне дали:

Схема, показанная на рисунке, содержит две батареи, каждая с ЭДС и внутреннее сопротивление, и два резистора.

Мне нужно найти величину тока в этой цепи.

Кажется, я должен использовать уравнение: $I = \frac E{(R + r)}$

, где $E = 24,0 В, R = 17 \Omega$.

Итак, как определить внутреннее сопротивление.

• домашние задания и упражнения
• электрические цепи
• напряжение
• электрическое сопротивление
• электрический ток

$\endgroup$

1

$\begingroup$

какая именно разница между внутренним сопротивлением и сопротивление?

Идеальный источник напряжения может подавать неограниченный ток во внешнюю цепь, чтобы поддерживать напряжение источника.

Но идеальных источников напряжения не бывает, т. е. все реальные источники напряжения имеют некоторый максимальный ток, подаваемый в короткое замыкание.

Это моделируется путем последовательного включения резистора с идеальным источником напряжения, и это сопротивление является «внутренним сопротивлением» или «сопротивлением источника».

Ясно, что максимальный ток от такого источника равен:

$i_{max} = v_{oc} / r_s$

где $v_{oc}$ — «напряжение холостого хода», т. е. напряжение на источник, когда источник не обеспечивает ток.

Это связано с концепциями эквивалентных схем Тевенина и Нортона.

(Примечание: исходная ссылка не работает — теперь ссылка на самый последний архив)

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Внутреннее сопротивление обычно относится к сопротивлению, связанному с батареями. Таким образом, $1,6$ $\Omega$ и $1,4$ $\Omega$ относятся к батареям $16,0 V$ и $8,0 V$ соответственно.

Отличается от сопротивления тем, что сопротивление связано с резисторами в цепи.

$R = 5,0 + 9,0 = 14 \Omega$

$r = 1,6 + 1,4 = 3 \Omega$

Общее сопротивление = $R + r = 17 \Omega$.

Затем используйте $I = \mathcal E / (R+r)$

$I = (16,0 – 8,0)/(17) = 8/17 A$.

Направление тока от положительной полярности $16 В$ к отрицательной полярности.

Почему $\mathcal E = (16,0 – 8,0)$? Это следует из законов Кирхгофа.

На ваш вопрос “Как мне найти внутреннее сопротивление” в том виде, в каком он был задан, внутреннее сопротивление $r$ вычисляется из желтой части рисунка. Эта часть содержит как символ батареи, так и символ сопротивления. Они относятся к аккумуляторам.

$\endgroup$

$\begingroup$

Эй, вы ошибаетесь, эквивалентная ЭДС (напряжение) системы будет 16–8 В, потому что обе противоположные полюса обращены друг к другу, поэтому их ток будет чистым (от -ve до +ve) в соответствии с ячейкой. большей ЭДС (ячейка 16 В). Тогда ваше общее сопротивление составляет $ 5 + 1,6 + 1,4 = 8 омега $ $ (все последовательно). $$I(ток) = E(эдс или напряжение)/R(сопротивление) = 8/8 = 1 А(ампер)$$

$\endgroup$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока

Содержание

Уравнение ЭДС двигателя постоянного тока

Основное уравнение ЭДС двигателя постоянного тока приведено ниже.

Eb = PΦNZ / 60A

Где;

• P количество полюсов
• Ф – поток на полюс
• N — скорость двигателя в (об/мин)
• Z Количество проводников
• A – Количество параллельных путей

В двигателе окончательной конструкции число полюсов «P», проводников «Z» и параллельных путей «A» фиксировано, поэтому следующие количества и параметры остаются постоянными.

EB ∝ φn

EB = Kφn… .. (1)

, где k – постоянная пропорциональность

Уравнение напряжения DC Motor

две задачи:

• Управляет наведенной противо-ЭДС «E _b » двигателя.
• Обеспечивает подачу питания на омический I _и R _и .

, т.е.

V = E _B + I _A R _A … .. (1)

, где

• E _B = Back .m.
• I _a R _a    = ток якоря X сопротивление якоря

Приведенное выше соотношение известно как «Уравнение напряжения двигателя постоянного тока».

Уравнение мощности двигателя постоянного тока

Умножив обе части уравнения напряжения (1) на I _a , мы получим следующее уравнение мощности двигателя постоянного тока.

VI _A = E _B I _A + I _A ² R _A … .. (2)

, где, _A … (2)

, где _A … (2)

, где _A .. (2)

. Источник питания (ввод якоря)

• E _б I _а  =  Механическая мощность, развиваемая в якоре (выход якоря)
• I _a ² R _a =  Потери мощности в якоре (Потери в меди (Cu) якоря)

Related Posts:

• Пускатель двигателя – типы пускателей и методы пуска двигателя
• Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
• Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT
Шунтирующий двигатель:
Уравнение напряжения параллельного двигателя:

В = E _b  + I _a x R _a

Где

9002 напряжение на клемме
• E _b  – противоэ. д.с. индукции
• I _a – ток якоря
• R _a – сопротивление якоря
Ток поля шунта:

I _ш  = V / R _ш

Где

• I _ш – ток возбуждения шунта
• Р _ш Шунт полевое сопротивление
Induced Back EMF:

The armature induced voltage E _b  is proportional to the speed & it is given by:

E _b  = k _f Φω

Where

• K _f  — константа, основанная на конструкции машин
.
• Φ – магнитный поток
• ω – угловая скорость
Максимальное условие мощности:

Выходная механическая мощность шунтирующего двигателя постоянного тока максимальна, когда противоэ.д.с. Производится равна половине его терминального напряжения, то есть

E _B = V/2

крутящий момент и скорость:


и

, где

• N = Скорость
  
  , где
  • N = Скорость
    
    .
  • P = количество полюсов
  • Z = количество проводников якоря
  • A = количество параллельных путей якоря

  Похожие сообщения:

  • Уравнение ЭДС трансформатора
  • Уравнение ЭДС генератора переменного тока и переменного тока
  Регулирование скорости:

  Это выражение, выраженное в процентах, которое показывает изменение скорости двигателя при изменении нагрузки.

  
  Где

  • N _nl  = Скорость двигателя без нагрузки
  • № _fl  = Скорость двигателя при полной нагрузке
  Входная и выходная мощность:

  P _в = VI _A

  P _Out = T ω

  , где

  9938 = T ω

  , где

  9938 = T ω

  , где

  9938 = T ω

  , где = T ω

  7 9

  38.
  • Ia = ток якоря
  • T = крутящий момент двигателя
  • ω = скорость двигателя

  Похожие сообщения:

  • Серводвигатель – типы, конструкция, работа, управление и применение
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) – конструкция, принцип работы и применение
  Шаговый двигатель
  • — типы, конструкция, работа и применение
  Series Motor:
  Voltage Equation Of Series Motor:

  V = E _a  + I _a  R _a  + I _a R _se

  V = E _a + I _a (R _a + R _se )

  Где

  • E _a  — напряжение, индуцированное якорем
  • I _a – ток якоря
  • R _a – сопротивление якоря
  • R _se  – серийное сопротивление поля
  .
  Индуктивное напряжение и крутящий момент якоря:

  Индуктивное напряжение якоря E _a  пропорционально скорости и току якоря, тогда как крутящий момент T _a последовательного двигателя прямо пропорционален квадрату тока якоря и равен предоставлено:

  E _a  = k _f ΦωI _a

  T _a  = k _f  Φ I _a ²

  Where

  • K _f  is a постоянная на основе машиностроения
  • Φ – магнитный поток
  • ω – угловая скорость
  Скорость последовательного двигателя:
  Входная и выходная мощность

  Входная мощность последовательного двигателя определяется по формуле:

  P _в = VI _A

  Выходная мощность дается

  P _OUT = ωt

  Связанные посты:

  • AC -диск – рабочие и типовые и типы и типов и типов и типов.