Эдс источника тока формула
Сторонние силы. Источники тока. Но при движении зарядов от одного конца к другому концу проводника, разность потенциалов будет уменьшаться до нуля и ток, в конце концов, прекратится рис. Положительные заряды всегда двигаются в сторону уменьшения потенциала, а отрицательные, наоборот — в сторону увеличения потенциала.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Электродвижущая сила.
- От чего зависит эдс. Эдс и напряжение источника электрической энергии
- Связь ЭДС и напряжения
- Open Library – открытая библиотека учебной информации.
Эдс закон ома для полной цепи - Электродвижущая сила и напряжение источника тока
- Чем отличается ЭДС от напряжения: простое объяснение на примере
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 261. Потери энергии в ЛЭП. Условие согласования источника тока с нагрузкой
Электродвижущая сила.
Через источник при этом потечёт максимальный ток ток короткого замыкания:. Из-замалости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим. Например, пальчиковая батарейка разогревается при этом так, что обжигает руки.
Это напряжение является разностью потенциалов между точками a и b рис. Потенциал точки a равен потенциалу положительной клеммы источника; потенциал точки b равен потенциалу отрицательной клеммы.
Поэтому напряжение 3. Мы видим из формулы 3. Идеальный источник тока. Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением. Разомкнутая цепь. Рассмотрим источник тока сам по себе, вне электрической цепи. Смысл этого результата прост: если источник не подключён к цепи, то идеальный вольтметр16, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.
Нетрудно понять, почему резистор R называется полезной нагрузкой. Представьте себе, что это лампочка. Теплота, выделяющаяся на лампочке, является полезной, так как благодаря этой теплоте лампочка выполняет своё предназначение даёт свет.
Количество теплоты, выделяющееся на полезной нагрузке R за время t, обозначим Qполезн. Если сила тока в цепи равна I, то. Подключение идеального вольтметра не приводит к искажениям тока в цепи. Закон Ома для участка цепи. Немецкий физик Георг Ом — в г. Единица электрического сопротивления в СИ — ом Ом. Электрическим сопротивлением 1 Ом обладает такой участок цепи, на котором при силе тока 1 А напряжение равно 1 В:.
Постоянный для данного вещества параметр называется удельным электрическим сопротивлением вещества. Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи:. Сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R участка цели.
Последовательное и параллельное соединение проводников. Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т.
При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение U на концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках.
Например, для трех последовательно включенных проводников 1, 2, 3 рис.
Из соотношений При параллельном соединении проводников 1, 2, 3 рис. При этом напряжение U на всех проводниках одинаково, а сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках.
Для трех параллельно включенных проводников сопротивлениями R1, R2 и R3 на основании закона Ома для участка цепи запишем. При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям всех параллельно включенных проводников. Параллельный способ включения широко применяется для подключения ламп электрического освещения и бытовых электроприборов к электрической сети.
Работа и мощность электрического тока. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа А сил электрического поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время равна.
Мощность электрического тока равна отношению работы тока А ко времени , за которое эта работа совершена:. Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:.
Закон Электродвижущая сила. Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи оказывается совершенной за счет действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока.
Отношение работы , совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника ЭДС :. Электродвижущая сила выражается в тех же единицах, что и напряжение или разность потенциалов, т.
Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Выражение Открытая библиотека для школьников и студентов.
Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям. Электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию.
В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается.
Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле:. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Закон Ома для полной цепи связывает величину силы тока в ней, величину электродвижущей силы ЭДС и полное сопротивление цепи.
Эту зависимость опытным путем получил Георг Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.
Краснодар, ул. Симферопольская дом 5, офис 9.
Заказать обратный звонок. Пн-Вс с до Корзина Корзина пуста Выбрать товар. Главная Разное Эдс закон ома для полной цепи. Мы принимаем:. Симферопольская дом 5, офис 9 8 27 02 8 24 40 Заказать бесплатный звонок. Пн-Вс с до sale les Прoизвoдcтвo и прoдaжa cвeтoдиoдных cвeтильникoв для дoрoг , пaркoв , тoргoвoe , oфиca , cклaдa. Роль источника тока: разделить заряды за счет совершения работы сторонними силами.
Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения т. Сторонние силы объясняются электромагнитным взаимодействием между электронами и ядрами.
ЭДС — энергетическая характеристика источника. Закон Ома: Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи. Опасно, так как – возрастает. В случае если R растет, то I уменьшается. Тогда з-н Ома запишется в виде:.
Расчет по правилам Кирхгофа см. Алгебраическая сумма сил токов в каждом узле точке разветвления равна 0.
В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма произведений сил токов в отдельных участках на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС источников в этих контурах.
Направление токов выбирают произвольно. В случае если после вычислений значение силы тока отрицательно, то направление противоположно. Замкнутый контур обходят в одном направлении. Прoизвoдcтвo и прoдaжa cвeтoдиoдных cвeтильникoв для дoрoг, пaркoв, тoргoвoe, oфиca, cклaдa Карта сайта.
От чего зависит эдс. Эдс и напряжение источника электрической энергии
Закон Ома для замкнутой цепи показывает – значение тока в реальной цепи зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления источника. Формулировка закона Ома для замкнутой цепи звучит следующим образом: величина тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока, обладающего внутренним и внешним нагрузочным сопротивлениями, равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внутреннего и внешнего сопротивлений. Впервые зависимость тока от сопротивлений была экспериментально установлена и описана Георгом Омом в году.
Потребители электрического тока вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. Ток, проходящий через потребитель, проходит и через источник тока, а значит, току кроме сопротивления проводника оказывается сопротивление самого источника. Таким образом, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления потребителя и сопротивления источника.
Что такое ЭДС. Во внешней цепи электрического контура электрические заряды двигаются от плюса источника к минусу и создают электрический ток.
Связь ЭДС и напряжения
Содержание: Что такое электродвижущая сила Что такое напряжение Так в чем же отличие Вывод. Под ЭДС понимается физическая величина, характеризующая работу каких-либо сторонних сил, находящихся в источниках питания постоянного или переменного тока. При этом, если имеется замкнутый контур, то можно сказать, что ЭДС равна работе сил по перемещению положительного заряда к отрицательному по замкнутой цепи. Или простыми словами, ЭДС источника тока представляет работу, необходимую для перемещения единичного заряда между полюсами.
При этом если источник тока имеющего бесконечную мощность, а внутреннее сопротивление будет отсутствовать позиция А на рисунке , то ЭДС можно рассчитать по закону Ома для участка цепи , так как напряжение и электродвижущая сила в этом случае равны. Однако, реальный источник питания имеет конечное внутреннее сопротивление. Поэтому такой расчет нельзя применять на практике. В этом случае для определения ЭДС пользуются формулой для полной цепи. Однако, эта формула не учитывает сопротивление проводников цепи.
Open Library – открытая библиотека учебной информации. Эдс закон ома для полной цепи
Под действием сил внешнего электрического поля и при наличии на концах проводника разности потенциалов — в проводнике возникает электрический ток. Источники электрического тока как раз и являются источниками разности потенциалов. В каждом источнике электрической энергии тока существующая разность потенциалов создаётся и поддерживается сторонними неэлектрическими силами. В источнике электрического тока происходит преобразование неэлектрической формы энергии в электрическую энергию.
Эта сила в источнике тока называется — электродвижущая сила.
Для поддержания электрического тока в проводнике длительное время, необходимо чтобы от конца проводника, имеющего меньший потенциал учтем, что носители тока предполагаются положительными зарядами постоянно убирались доставляемые током заряды, при этом к концу с большим потенциалом заряды постоянно подводились. То есть следует обеспечить круговорот зарядов.
Электродвижущая сила и напряжение источника тока
На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 авторов выполнят вашу работу от руб! Здесь — ЭДС, — работа сторонних сил, — величина заряда. ЭДС — скалярная величина.
Чем отличается ЭДС от напряжения: простое объяснение на примере
Компьютерные сети Системное программное обеспечение Информационные технологии Программирование. Все о программировании Обучение Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации Главная Тексты статей Добавить статьи Контакты ЭДС.
Что такое ЭДС? В простейшей электрической цепи на перемещение заряда q по контуру замкнутой цепи рис. При изменении тока изменяется мощность источника Р и. Подставляя в это уравнение значение мощности из формул 2. При изменении сопротивления приемника R изменяет свое значение ток. Следует отметить, что уравнение 2.
Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока равна работе, которую совершают сторонние силы по перемещению единичного.
Электротехника связывает природу электричества со строением вещества и объясняет его движением свободных заряженных частиц под воздействием энергетического поля. Для того чтобы электрический ток протекал по цепи и совершал работу, необходимо иметь источник энергии, совершающий преобразование в электричество:. Все они обладают различными характеристиками.
Для того чтобы разобраться что такое электродвижущая сила источника электрической энергии , необходимо вспомнить, что представляет собой электрический ток и за счёт чего происходит его движение в электрической цепи.
Известно, электрический ток движется в цепи за счёт разницы потенциалов. Для того чтобы движение тока не прекращалось, нужно непрерывно обеспечивать эту разницу потенциалов между полюсами источника напряжения, к которому подключена цепь. Подобное явление можно сравнить с трубкой, которая соединена с двумя резервуарами с водой.
Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток.
Электрический ток не протекает в медном проводе по той же причине, по которой остаётся неподвижной вода в горизонтальной трубе. Если один конец трубы соединить с резервуаром таким образом, чтобы образовалась разность давлений, жидкость будет вытекать из одного конца. Аналогичным образом, для поддержания постоянного тока необходимо внешнее воздействие, перемещающее заряды. Это воздействие называется электродвижущая сила или ЭДС. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. В поисках истины он обнаружил, что когда два электрода из разных металлов контактируют через электролит, оба заряжаются и остаются заряженными несмотря на замыкание контура нагрузкой.
В разгар учебного года многим ученым деятелям требуется эдс формула для разных расчетов. Эксперименты, связанные с гальваническим элементом, так же нуждаются в информации об электродвижущей силе. Но для начинающих не так-то просто понять, что же это такое.
Закон Ома для полной цепи. Школьный курс физики
Главная | Физика 11 класс | Закон Ома для полной цепи
Закон ома для полной цепи.
Ранее мы изучили закон Ома для участка цепи, не содержащего источник тока. Теперь рассмотрим простейшую полную (замкнутую) электрическую цепь (рис. 1.41), состоящую из источника тока (например, гальванического элемента или аккумулятора) и резистора с сопротивлением
R.
Рис. 1.41
Источник тока, имеющий ЭДС , обладает сопротивлением r. Его называют внутренним сопротивлением источника, в отличие от сопротивления R цепи, называемого внешним сопротивлением.
Например, в генераторе r — это сопротивление его обмоток (медных проводов), в гальваническом элементе или аккумуляторе это сопротивление раствора электролита и электродов.
Для вывода закона Ома для полной цепи воспользуемся законом сохранения энергии. Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника пройдёт заряд q. Тогда, согласно формуле (см. § 7 “Электродвижущая сила. Источники тока“), работа сторонних сил при перемещении заряда q равна
Аст = q.
Из определения силы тока I получим q = IΔt. C учётом этого
Аст = IΔt.
Благодаря работе сторонних сил при прохождении тока в цепи на её внешнем и внутреннем участках выделяется количество теплоты, равное по закону Джоуля—Ленца
Q = I2RΔt + I2rΔt.
Согласно закону сохранения энергии, Аст = Q, поэтому
Произведение силы тока на сопротивление участка цепи называют падением напряжения на этом участке.
Таким образом, ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи:
= U + U0,
где U = IR — падение напряжения на внешнем участке; U0 = Ir — падение напряжения на внутреннем участке цепи.
Из равенства (1) запишем:
Это и есть закон Ома для полной цепи.
Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника тока к полному сопротивлению цепи.
Внутреннее сопротивление источника тока, если оно мало по сравнению с внешним сопротивлением (r << R), оказывает незначительное влияние на силу тока. Но при коротком замыкании, когда R ≈ 0, сила тока очень велика, так как r мало. Например, при = 2 В и r = 0,1 — 0,004 Ом сила тока короткого замыкания Iкз = 20 — 2000 А. При такой силе тока провода могут расплавиться, а источник тока — выйти из строя 1.
1 Напомним, что при перегрузках и коротких замыканиях электрическую сеть защищает специальное устройство — предохранитель. Он состоит из проволоки, изготовленной из легкоплавкого металла. Проволока помещена в стеклянную трубку, имеющую на концах металлические наконечники, и рассчитана на определённую силу тока. Если сила тока превышает допустимое значение, то проволока плавится и цепь размыкается.
Если цепь содержит несколько последовательно соединённых источников тока (рис. 1.42),
Рис. 1.42
то полная ЭДС в цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов:
Определим знак ЭДС отдельных элементов. При выбранном (произвольно) направлении обхода против часовой стрелки для цепи, схема которой изображена на рисунке 1.42, 1 > 0, 2 < 0 и 3 > 0, поэтому
Внутреннее сопротивление батареи, состоящей из последовательно соединённых элементов, равно сумме внутренних сопротивлений элементов:
Если батарея состоит из N одинаковых последовательно соединённых элементов с одинаковыми знаками ЭДС, то из формул (2) и (3) следует, что
где 6 и r6 — ЭДС и внутреннее сопротивление батареи; э и rэ — ЭДС и внутреннее сопротивление одного элемента.
Таким образом, последовательное соединение увеличивает общую ЭДС и увеличивает внутреннее сопротивление батареи.
Если цепь содержит несколько параллельно соединённых элементов (рис. 1.43),
Рис. 1.43
то можно записать следующие формулы:
где N — число одинаковых ЭДС в цепи.
Таким образом, параллельное соединение N одинаковых источников тока не изменяет ЭДС батареи, если сравнивать с включённым в эту цепь одним источником тока с той же ЭДС. Однако при таком включении внутреннее сопротивление источника уменьшается в N раз.
Закон Oмa для участка цепи, содержащего ЭДС.
Наиболее общую форму имеет закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС (иногда его называют обобщённым законом Ома).
Рассмотрим участок цепи, содержащий гальванические элементы или аккумулятор, т. е. участок, на котором действуют сторонние силы. Таким участком является, например, участок ab (рис.
1.44).
Рис. 1.44
Внутренние сопротивления источников 1, и 2 равны соответственно r1 и r2. Сила тока на участке равна I, ток течёт от точки а к точке b.
За время Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд q = IΔt. При этом электрическое поле совершает работу Aπ = (φa – φb)q = (φa – φb)IΔt. Источники тока совершают работу Acт = |1|q – |2|q = (|1| – |2|)IΔt. За время Δt на участке цепи выделяется количество теплоты Q = I2(r1 + r2 + R1 + R2)Δt. Согласно закону сохранения энергии Aп + Aст = Q, поэтому
Сформулируем закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.
Разность потенциалов на концах участка цепи равна падению напряжения на участке минус ЭДС этого участка.
Если неразветвленный участок цепи содержит п источников тока и N резисторов, то
Применяя закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС, придерживаются правила знаков.
1. Сила тока в правой части уравнения (5) считается положительной, если направление тока совпадает с направлением от a к b.
2. ЭДС считается положительной, если работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи в направлении от а к Ь положительна. В случае гальванического элемента или аккумулятора ЭДС положительна, если этот заряд внутри источника перемещается от отрицательного электрода к положительному. C учётом этого в правой части уравнения (5) записывается сумма всех ЭДС по правилу знаков.
Применив закон Ома к участку 1—2 цепи, показанной на рисунке 1.
41, получим φ1 – φ2 = Ir – . При разомкнутой цепи I = 0 и, следовательно, = φ2 – φ1. Таким образом, ЭДС элемента равна разности потенциалов между его полюсами при разомкнутой цепи.
Реостат.
Реостат представляет собой резистор с регулируемым сопротивлением (рис. 1.45).
Рис. 1.45
Пусть часть цепи состоит из электрической лампы накаливания и последовательно соединённого с ней реостата (рис. 1.46).
Рис. 1.46
C помощью реостата можно изменять общее сопротивление цепи: от максимального сопротивления, равного сумме сопротивлений реостата и лампы, до минимального, равного только сопротивлению лампы.
В общем случае
Если контакт 3 совпадает с контактом /, то
Если контакт 3 совпадает с контактом 2, то
где R12 — сопротивление реостата.
Таким образом, реостат позволяет плавно регулировать значение силы тока в цепи и в данном случае изменять степень накала нити лампы, включённой в цепь.
Потенциометр.
Потенциометр (делитель напряжения) — устройство, предназначенное для получения плавно изменяемого напряжения U от источника постоянного напряжения U0:
U ≤ U0 (рис. 1.47).
Рис. 1.47
Точка D на схеме представляет собой скользящий контакт. При этом
URmin = 0 (когда контакт D соединён с точкой А),
URmax = U0 (когда контакт D соединён с точкой В).
Таким образом, потенциометр позволяет получать различные значения напряжения на нагрузке, которой в данном случае является резистор с сопротивлением R.
Вопросы:
1. Какое сопротивление называют:
а) внутренним;
б) внешним?
2. Чем определяется падение напряжения на участке цепи?
3. Сформулируйте и запишите закон Ома для полной цепи.
4. Как определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи, содержащей несколько:
а) последовательно соединённых элементов;
б) параллельно соединённых элементов?
5. Сформулируйте и запишите закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.
6. Для чего используют:
а) реостат;
б) потенциометр?
Вопросы для обсуждения:
Почему при коротком замыкании напряжение на клеммах источника тока близко к нулю, хотя сила тока в цепи имеет наибольшее значение?
Пример решения задачи
Сила тока через аккумулятор в конце зарядки I1 = 4 А. При этом разность потенциалов на его клеммах U1 = 12,6 В.
Сила тока короткого замыкания Iкз = 305 А. В начале разрядки того же аккумулятора сила тока I2 = 6 А. Какова при этом разность потенциалов U2 на его клеммах?
Рис. 1.48
Сила тока при коротком замыкании аккумулятора (рис. 1.48, б)
Схема разрядки аккумулятора на внешнюю нагрузку показана на рисунке 1.48, в. По закону Ома для участка цепи, содержащего ЭДС:
Из уравнений(1)и(2)найдём:
Подставим данные выражения в уравнение (3):
C учётом числовых данных получим
Ответ: U2 ≈ 12,2 В.
Упражнения:
1. К источнику тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключён резистор с сопротивлением 5 Ом. Найдите силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.
2. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока, если его ЭДС составляет 1,2 В и при внешнем сопротивлении 5 Ом сила тока в цепи равна 0,2 А?
3.
Определите разность потенциалов между точками A и B электрической цепи, схема которой приведена на рисунке 1.49. ЭДС каждого источника тока равна 1,5 В, внутреннее сопротивление каждого источника составляет 0,1 Ом.
Рис. 1.49
4. Два одинаковых источника тока с ЭДС и внутренним сопротивлением r соединены так, как показано на рисунке 1.50. Определите показания приборов. Сопротивление амперметра принять равным нулю, а сопротивление вольтметра — бесконечно большим.
Рис. 1.50
Предыдущая страницаСледующая страница
ЭДС и внутреннее сопротивление
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. По сути, это уникальный вид разности потенциалов, измеряемый в вольтах (В).
ЭДС – это разность потенциалов источника, когда через него не протекает ток.
Мы также можем определить ЭДС как работу W, совершаемую 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 меньше, чем ЭДС. По мере разрядки батареи этот уровень напряжения начинает снижаться. Когда батарея полностью разряжена и, следовательно, не подает ток, напряжение на клеммах батареи будет равно ЭДС.
Как рассчитать ЭДС?Мы также можем рассчитать ЭДС (ε) с помощью следующего уравнения:
E означает электрическую энергию в джоулях (Дж), а Q — заряд в кулонах (Кл).
В этом уравнении разность потенциалов называется конечной разностью потенциалов. Она будет равна ЭДС, если нет внутреннего сопротивления. Однако это не относится к реальным источникам питания, поскольку всегда существует внутреннее сопротивление. Потерянные вольты относятся к энергии, затрачиваемой на кулон при преодолении внутреннего сопротивления.
Мы знаем, что закон сохранения энергии проявляется в электрических цепях, а также в случаях наличия внутреннего сопротивления.
Уравнение сохранения энергии с внутренним сопротивлением, Oğulcan Tezcan – StudySmarter Originals
Потерянные вольты – это название, данное 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) — это общее сопротивление компонентов внешней электрической цепи.
С другой стороны, внутреннее сопротивление — это сопротивление внутри источника 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 сопротивленияИз закона Ома мы знаем, что
где V — напряжение в вольтах, I — сила тока в амперах, а R — внешнее сопротивление в омах.
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 изменить уравнение как
, где VR — разность потенциалов на клеммах, а Vr — потерянные вольты.
Вот соотношение между разностью потенциалов на клеммах и потерянными вольтами. Из уравнения видно, что если нет внутреннего сопротивления (поэтому нет потерянных вольт), сопротивление на клеммах будет равно ЭДС.
Принципиальная схема, показывающая внутреннее сопротивление и сопротивление нагрузки, Oğulcan Tezcan – StudySmarter Originals
Внутреннее сопротивление (r) имеет сложное поведение. 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. Как много 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 максимальной мощности источника для 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 (VR).
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. в секунду, мы используем уравнение мощности, потому что мощность — это энергия в секунду. Мы также можем указать внутреннее сопротивление r для сопротивления в уравнении.
Аккумулятор имеет ЭДС 0,35 В. Ток, протекающий через аккумулятор, равен 0,03 А, а сопротивление нагрузки равно 1,2 Ом.
Найдите внутреннее сопротивление батареи. Решение. Значение ЭДС (ε) батареи, ток (I), протекающий через батарею, и сопротивление нагрузки (R) приведены в вопросе. Это правильное уравнение для определения внутреннего сопротивления (r): Давайте поместим заданные переменные в уравнение: Если мы решим уравнение для r, мы получим
ЭДС и внутреннее сопротивление — ключевые выводыЭлектродвижущая сила — это не совсем сила: это уникальный вид разности потенциалов, измеряемый в вольтах. Если ток отсутствует, напряжение на клеммах источника напряжения будет равно ЭДС. Потерянные вольты — это название энергии, затрачиваемой на кулон при преодолении внутреннего сопротивления. Внутреннее сопротивление — это сопротивление в источнике питания, которое сопротивляется протеканию тока и обычно заставляет источник питания выделять тепло. Внутреннее сопротивление источника напряжения зависит от множества условий, в том числе от того, насколько он использовался, размера источника напряжения, величины и направления тока, протекающего через источник напряжения.
ЭДС и внутреннее сопротивление
Как определить ЭДС и внутреннее сопротивление электрического элемента?
Используя следующее уравнение, вы можете определить ЭДС и внутреннее сопротивление электрического элемента. Уравнение, описывающее связь между ЭДС, напряжением на клеммах и внутренним сопротивлением, имеет вид ε = VR + Vr, где ε — ЭДС в вольтах, VR — напряжение на клеммах в вольтах, I — ток в амперах, а r — внутреннее сопротивление в Ом.
Как рассчитать КПД по ЭДС и внутреннему сопротивлению?
Расчет внутреннего сопротивления источника является важным фактором для достижения оптимальной эффективности и обеспечения максимальной мощности источника для электрической цепи. Используя следующее уравнение, вы можете рассчитать эффективность с ЭДС и внутренним сопротивлением. Уравнение, описывающее связь между ЭДС, напряжением на клеммах и внутренним сопротивлением, имеет вид ε = VR + Vr, где ε — ЭДС в вольтах, VR — напряжение на клеммах в вольтах, I — ток в амперах, а r — внутреннее сопротивление в Ом.
Как нарисовать график градиента ЭДС и внутреннего сопротивления?
Если вы нарисуете график, на котором разность потенциалов на клеммах отложена по оси y, а ток в цепи отложен по оси x, вы получите прямую линию с отрицательным градиентом. Тогда ЭДС представляет собой точку пересечения на оси Y, а градиент представляет r, внутреннее сопротивление.
Что такое ЭДС и внутреннее сопротивление батареи?
ЭДС — это разность потенциалов источника, когда через него не протекает ток, а внутреннее сопротивление — это сопротивление внутри источника питания, которое сопротивляется протеканию тока.
Почему важно измерять ЭДС и внутреннее сопротивление источника?
Важно знать значения ЭДС и внутреннего сопротивления источника, чтобы определить, как заставить источник подавать максимальную мощность в электрическую цепь.
Модуль 1. Введение в материю, энергию и постоянный ток Страницы я, 1−1, 1−11, 1−21, 1−31, 1−41, 1−51, 1−61, 2−1, 2−11, 2−21, 3−1, 3−11, 3−21, 3−31, 3−41, 3−51, 3−61, 3−71, 3−81, 3−91, 3−101, 3−111, 3−121, Приложение Я, II, III, IV, В, Индекс
Дано: Решение (а): Решение (б): Решение (с): 3-31 Решение (г): При применении закона Ома к последовательной цепи важно учитывать, используемые значения являются значениями компонентов или общими значениями. Когда доступная информация позволяет использовать закон Ома, чтобы найти общее сопротивление, общее напряжение и общий ток, в формулу должны быть вставлены общие значения. Чтобы найти общее сопротивление: 3-31 Чтобы найти общее напряжение: Чтобы найти полный ток: Примечание: IT равно I в последовательной цепи. Для вычисления любой величины (E, I, R или P), связанной с одним данным резистором значения, используемые в формуле, должны быть получены от этого конкретного резистора. Для например, чтобы найти значение неизвестного сопротивления, напряжения и тока через этот конкретный резистор должен быть использован. Чтобы найти номинал резистора: Чтобы найти падение напряжения на резисторе: Чтобы найти ток через резистор: Q21. последовательная цепь состоит из двух резисторов, соединенных последовательно. R1 = 25 Ом и R2 = 30 Ом. Ток в цепи 6 ампер. Чему равно (а) напряжение источника, (б) падение напряжения на каждом резисторе, (в) общая мощность, и (d) мощность, используемая каждым резистором? Закон Кирхгофа о напряжении В 1847 г. «Алгебраическая сумма падений напряжения на любом замкнутом пути в цепи и электродвижущие силы на этом пути равны нулю.” 3-33 Если сформулировать закон Кирхгофа по-другому, то падения напряжения и источники напряжения в цепи равны при любой конкретный момент времени. Если предполагается, что источники напряжения имеют один знак (положительный или отрицательный) в этот момент предполагается, что падения напряжения имеют противоположный знак, в результате чего добавляются источники напряжения и падения напряжения. будет нулевым. Примечание. Термины электродвижущая сила и ЭДС используются при объяснении закона Кирхгофа, потому что
Закон Кирхгофа используется в цепях переменного тока (рассматривается в Модуле 2). Применяя закон Кирхгофа к прямому
токовые цепи, термины электродвижущая сила и ЭДС применяются к источникам напряжения, таким как батареи или источники питания. С помощью закона Кирхгофа можно решить проблемы со схемой, которые были бы трудными и даже невозможными, только со знанием закона Ома. При правильном применении закона Кирхгофа можно составить уравнение для замкнутой петля и неизвестные значения цепи могут быть рассчитаны. ПОЛЯРНОСТЬ Напряжение Для применения Закон напряжения Кирхгофа, значение полярности напряжения должно быть понято. В схеме, показанной на рисунке 3-22 ток показан текущим в направлении против часовой стрелки. Обратите внимание, что концевой резистор R1, в который ток течет, помечен как Negative (-). Конец R1, с которого уходит ток, помечен как Положительный (+). Эти маркировка полярности используется, чтобы показать, что конец Ri, в который течет ток, имеет более высокий отрицательный потенциал чем конец резистора, с которого уходит ток. Точка a более отрицательна, чем точка B. Рис. 3-22. – Полярность напряжения. Точка C, имеющая тот же потенциал, что и точка B, помечена как отрицательная. назначаются в направлении текущий поток. 3-34 ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА Кирхгофа о напряжении Закон Кирхгофа о напряжении можно записать в виде уравнения, как показано ниже: Ea + Eb + Ec + . . . En = 0, где Ea, Eb и т. д. — напряжение капли или ЭДС вокруг любой замкнутой цепи. Чтобы составить уравнение для реальной цепи, выполните следующую процедуру. используется. 1. Предположим, что в цепи присутствует направленный ток. (Желательно правильное направление но не обязательно.) 2. Используя предполагаемое направление тока, назначьте полярность всем резисторам. по которому течет ток. 3. Соблюдайте полярность всех источников, включенных в
схема. 4. Начиная с любой точки цепи, обведите цепь, записывая количество и полярность напряжения последовательно на каждом компоненте. Используемая полярность – это знак ПОСЛЕ предполагаемый ток прошел через компонент. Остановиться, когда будет достигнута точка, в которой была начата трассировка. 5. Поместите эти напряжения с указанием их полярности в уравнение и найдите нужную величину. Пример: три резистора подключены к источнику 50 вольт. Чему равно напряжение на третьем резисторе, если падение напряжения на первых двух резисторах 25 вольт и 15 вольт? Решение: сначала диаграмма, такой, как показанный на рис. 3-23, нарисован. Затем предполагается направление тока (как показано). Используя этот ток, маркировка полярности нанесена на каждом конце каждого резистора, а также на клеммах источника. Начиная с точки A, обведите цепь в направлении протекания тока, записывая напряжение и полярность каждого компонента. Начиная в точке а и используя компоненты из схемы: Подстановка значений из схемы: 3-35 Рис. Используя ту же идею, что и выше, вы можете решить задачу, в которой ток является неизвестной величиной. Пример: цепь с исходным напряжением 60 вольт содержит три резистора 5 Ом, 10 Ом и 15 Ом. Находить ток цепи. Решение: Нарисуйте и обозначьте схему (рис. 3-24). Установите направление течения тока и назначить полярность. Далее, начиная с любой точки — в этом примере будет использоваться точка а — запишите уравнение контура. Рис. 3-24. – Правильное направление принятого тока. 3-36 Поскольку ток, полученный в приведенных выше расчетах, составляет 2 ампера, предполагаемое направление тока
был правильным. Чтобы показать, что произойдет, если предположить неправильное направление тока, проблема будет решена, как и раньше,
но с обратным направлением тока. Схема перерисована, показывая новое направление тока и новые полярности.
на рисунке 3-25. 3-37 Рис. 3-25. – Неправильное направление принятого тока. Обратите внимание, что ток AMOUNT такой же, как и раньше. Однако полярность отрицательная. Отрицательный полярность просто указывает на неправильное направление тока. Если необходимо использовать этот ток в При дальнейших расчетах схемы по закону Кирхгофа в расчетах следует сохранять отрицательную полярность. Серия Вспомогательные и противодействующие источники Во многих практических приложениях цепь может
содержат более одного источника ЭДС. Источники ЭДС, которые заставляют ток течь в одном направлении, считаются
быть Серия ПОМОЩЬ и напряжения добавляются. Источники ЭДС, которые имеют тенденцию направлять ток в противоположных направлениях
называются последовательными противоположными, а эффективное напряжение источника представляет собой разницу между противоположными напряжениями.
Когда два противоположных источника включены в цепь, ток течет в направлении, определяемом большей
источник. 3-38 Рис. 3-26. – Помогающие и противодействующие источники. Простое решение для схемы с несколькими источниками может быть получено путем использования напряжения Кирхгофа закон. При применении этого метода для схемы с несколькими источниками используется та же процедура, что и для схемы с несколькими источниками. схема с одним источником. Это демонстрирует следующий пример. Пример: использование напряжения Кирхгофа уравнения, найдите величину тока в цепи, показанной на рис. 3-27. Рисунок 3-27.-Решение для тока цепи с помощью уравнения напряжения Кирхгофа. 3-39 Решение: Как и прежде, предполагается направление тока, а знаки полярности размещаются на рисунок. Уравнение цикла начнется в точке A. E2 + ER1 + E 1 + E3 + ER2 = 0 Q22. При использовании закона напряжения Кирхгофа, как полярность напряжения назначается падениям напряжения через резисторы? Q23. Q24. См. рис. 3-27. Какое действующее напряжение источника? схема с использованием резистора 40 Ом? УСЛОВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СХЕМ некоторые термины и характеристики, используемые в электрических цепях. Эти термины и характеристики будут использоваться на протяжении ваше изучение электричества и электроники. ОПОРНАЯ Точка Опорная точка – это
произвольно выбранная точка, с которой сравниваются все остальные точки схемы. В последовательных цепях любая точка может
быть выбрана в качестве эталона, а электрический потенциал во всех других точках может быть определен относительно этого
точка. На рисунке 3-28 точка а считается исходной точкой. Каждый последовательный резистор в показанной схеме
является равным значением. Приложенное напряжение равномерно распределяется по каждому резистору. Потенциал в точке В равен 25
вольт больше положительного, чем в точке A. |
31–40
Однако различие между ИТ и мной в
следует отметить формулу. Причина этого в том, что будущие схемы могут иметь несколько токов, и будет необходимо
отличить ИТ от других течений.
Г. Р. Кирхгоф расширил использование закона Ома, разработав простую концепцию, касающуюся напряжений
содержится в последовательном контуре. Закон напряжения Кирхгофа гласит:
Это указывает на то, что точка
C более отрицательна, чем точка D. Сказать, что точка является положительной (или отрицательной), не указав, на чем основана полярность
на не имеет значения. При работе с законом Кирхгофа положительная и отрицательная полярности
3-23. – Определение неизвестного напряжения в последовательной цепи.
Начиная с точки a уравнение цикла:
Примеры последовательностей вспомогательных и встречных источников показаны на рис. 3-26.
Обратитесь к рисунку 3-27, если R1 заменить резистором на 40 Ом, что будет
быть значение тока цепи (IT)?