Формулы эдс источника: Формула ЭДС в физике

Что такое эдс – формула и применение • Мир электрики

На чтение: 2 минОбновлено: 01.07.2021Рубрика: Основы электротехникиАвтор: admin

Содержание

1. Что такое ЭДС
2. Формулы и расчеты
3. Где применяется

В электротехнике источники питания электрических цепей характеризуются электродвижущей силой (ЭДС).

Что такое ЭДС

Во внешней цепи электрического контура электрические заряды двигаются от плюса источника к минусу и создают электрический ток. Для поддержания его непрерывности в цепи источник должен обладать силой, которая смогла бы перемещать заряды от более низкого к более высокому потенциалу. Такой силой неэлектрического происхождения и является ЭДС источника.

Например, ЭДС гальванического элемента.

В соответствии с этим, ЭДС (E) можно вычислить как:

E=A/q, где:

• A –работа в джоулях;
• q — заряд в кулонах.

Величина ЭДС в системе СИ измеряется в вольтах (В).

Формулы и расчеты

ЭДС представляет собой работу, которую совершают сторонние силы для перемещения единичного заряда по электрической цепи

Схема замкнутой электрической цепи включает внешнюю часть, характеризуемую сопротивлением R, и внутреннюю часть с сопротивлением источника Rвн. Непрерывный ток (Iн) в цепи будет течь в результате действия ЭДС, которая преодолевает как внешнее, так и внутреннее сопротивление цепи.

Ток в цепи определяется по формуле (закон Ома):

Iн= E/(R+Rвн).

При этом напряжение на клеммах источника (U₁₂) будет отличаться от ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника.

U₁₂ = E — Iн*Rвн.

Если цепь разомкнута и ток в ней равен 0, то ЭДС источника будет равна напряжению U₁₂.

Разработчики источников питания стараются уменьшать внутренние сопротивление Rвн, так как это может позволить получить от источника больший ток.

Где применяется

В технике применяются различные виды ЭДС:

• Химическая. Используется в батарейках и аккумуляторах.
• Термоэлектрическая. Возникает при нагревании контактов разнородных металлов. Используется в холодильниках, термопарах.
• Индукционная. Образуется при пересечении проводником магнитного поля. Эффект используется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах.
• Фотоэлектрическая. Применяется для создания фотоэлементов.
• Пьезоэлектрическая. При растяжении или сжатии материала. Используется для изготовления датчиков, кварцевых генераторов.

Таким образом, ЭДС необходима для поддержания постоянного тока и находит применений в различных видах техники.

Рейтинг

( 1 оценка, среднее 2 из 5 )

0

admin/ автор статьи

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

схема, расчет, рисунок, как вычислить?

Главная » Технические данные

На чтение 3 мин Просмотров 187

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

Содержание

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

Формула нахождения эдс

Первым делом разберемся с определением. Что означает эта аббревиатура?

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

Ниже на рисунке представлена эдс формула.

Аст – означает работу сторонних сил в джоулях.

q – это переносимый заряд в кулонах.

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

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

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

ЭДС индукции:

ЭДС индукции в контуре, имеющем N витков:

При движении:

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

Таблица значений

Простое объяснение электродвижущей силы

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

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

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

В результате этого:

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

С батареей все аналогично.

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

Если брать в пример водонапорную башню, то ЭДС это насос качающие воду в башню постоянно.

И она там никогда не заканчивается.

Эдс гальванического элемента – формула

Электродвижущую силу батарейки можно вычислить двумя способами:

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

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

Где используются разные виды ЭДС?

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

 

Batareykaa.ru

window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-196’, blockId: ‘R-A-277958-196’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80628] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-191’, blockId: ‘R-A-277958-191’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80625] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-69’, blockId: ‘R-A-277958-69’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80615] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-48’, blockId: ‘R-A-277958-48’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80614] = “window. yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-44’, blockId: ‘R-A-277958-44’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80613] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-40’, blockId: ‘R-A-277958-40’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80612] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-36’, blockId: ‘R-A-277958-36’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80611] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-35’, blockId: ‘R-A-277958-35’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[80610] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-30’, blockId: ‘R-A-277958-30’ })})”+”ipt>”; cachedBlocksArray[284597] = “window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277959-6’, blockId: ‘R-A-277959-6’ })})”+”ipt>”;

Ток электричества и цепей постоянного тока

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

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

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

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

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

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

Электродвижущая сила

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сопротивление провода, зависящее от длины и площади поперечного сечения

R = pl / A    , 
R – сопротивление (Ом), p – удельное сопротивление провода, l – длина провода (м) , A — площадь поперечного сечения провода (м²)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Общий ток I в основной цепи = I1 + I2,

I1 является током в ветви 1 и I2 тока в ветви 2.
4 A = 0,8 A + 3,2 A

EMF

Motional EMF EMF EMF

Нейтральный прямой проводник содержит равное количество плюсов и отрицательные заряды. Однако электроны могут свободно перемещаться внутри провода, в то время как положительные ядра – нет.

Если прямой проводник поместить в плоскость, перпендикулярную магнитное поле, и движется в направлении, перпендикулярном полю, то на каждый заряд q в проводе действует магнитная сила величины F = qvB. Отрицательно заряженные электроны будет ускоряться в ответ на эту силу. Поскольку они не могут оставить провода, отрицательный заряд будет накапливаться на одном конце провода, а положительный заряд останется на другом конце. Разделенные заряды производят электрическое поле, которое действует на другие заряды в проводе. Эта электрическая сила противостоит магнитной силе. Как только электрическая сила достаточно сильным, чтобы нейтрализовать магнитную силу, электроны больше не будут ускоряться, и их чистое движение прекратится из-за сопротивления проволоки. Мы тогда имеют qvB = qE. электрическое поле в проводе равно E = vB.

Если мы поместим провод на токопроводящую шину, то в нем начнет течь ток. цепь, образованная рельсом и проводом.

ЭДС, управляющая током, равна произведению vB на длину d участка провода, соединяющего рельсы. (Работа, совершаемая на единицу заряда, равна vBd, когда заряд перемещается с одного конца движущейся проволоки на другой конец.) Ток, протекающий в цепи, будет равен I = vBd/R, где R — сопротивление цепи.

В приведенной выше “нитевой” цепи (состоящей только из проводов или стержней) ЭДС движения = B*d*v.
Магнитный поток через цепь в момент времени t равен Φ _B = B*A = B*L*d, где L — длина цепи в момент времени t.
Стержень движется со скоростью v.
Скорость изменения потока равна ΔΦ _B /∆t = B*d*ΔL/∆t = B*d*v, поскольку меняется только длина цепи, а ΔL/∆t = v.
Поэтому мы можем написать

ΔΦ _B /∆t (нитевидный цепь с движущимися частями, постоянная B) = ЭДС движения.

ЭДС движения не является ЭДС индукции. Поток магнитного поля поле, хотя фиксированная область не меняется. Вместо этого действует внешняя сила. работают движущиеся провода, входящие в состав цепи в постоянном магнитном поле. Но для накальных цепей мы можем записать одно математическое уравнение который выражает как закон Фарадея, так и ЭДС движения.

ΔΦ _B /∆t (любой поток изменения через нитевидную цепь) = э. д.с.

В этом уравнении ЭДС обозначает ЭДС движения и ЭДС индукции.

Проблема:

На рисунке справа предположим, что R = 6 Ом, d = 1,2 м и a на страницу направлено однородное магнитное поле напряженностью 2,5 Тл. С какой скоростью следует ли переместить планку, чтобы получить 0,5 А в резисторе?

Решение:

• Рассуждение:
  Скорость изменения потока равна dΦ _B /dt = B*d*dL/dt = B*d*v, поскольку меняется только длина цепи, а ΔL/∆t = v.
  Ток, протекающий в цепи, будет равен I = vBd/R.
• Детали расчета:
  I = vBd/R. Поэтому v = IR/(Bd) = 0,5 А*6 Ом/(2,5 Тл*1,2 м) = 1 м/с.

Проблема:

Проводящий стержень длиной L, лежащий в плоскости xy вращается с постоянной угловой скоростью ω против часовой стрелки вокруг источник. Постоянное магнитное поле звездная величина В ₀ ориентирован по оси Z. Будет ли в стержне индуцируется ЭДС движения? Если да, то какой конец стержня будет положительное напряжение?

 

Решение:

• Рассуждение:
  Проводящий стержень движется в плоскости, перпендикулярной Б .