Как зная эдс найти напряжение: Формула связи между ЭДС (электродвижущей силой) и напряжением.

Содержание

Физический смысл полного закона Ома для замкнутой цепи

Источник ЭДС

Рисунок 1 — Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа)

ИсточникЭДС

(
идеальный источник напряжения
) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники напряжения

Рисунок 2

Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то электрический ток I

, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки,сопротивление
RH
которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как . Но это невозможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r

, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при заданном неизменном напряжении источника) и наоборот. Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник напряжения от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение источника ЭДС —
Е
(идеального источника напряжения) и внутреннего сопротивления —
r
.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального источника напряжения (источника ЭДС) (синяя линия) и реального источника напряжения (красная линия).

где

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

— падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании () , то есть вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

Рисунок 1 — схема с условным обозначением источника тока[1]

Рисунок 2.1 — Обозначение на схемах источника тока

Рисунок 3 — Генератор тока типа токовое зеркало, собранный на биполярных транзисторах

Исто́чник то́ка

(также
генератор тока
) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе кисточнику ЭДС, чем к источнику тока.

На рисунке 1 представлена схема замещения биполярного транзистора, содержащая источник тока (с указанием S·Uбэ; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока), генерирующий ток S·Uбэ, т. е. ток, зависящий от напряжения на другом участке схемы.

Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления..

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, чем ближе к идеальному, тем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Измерение сопротивления петли фаза-нуль

Петля «фаза – нуль» – это электрическая цепь переменного тока, которая может возникнуть в результате короткого замыкания между проводами: «фаза» и «ноль» или «фаза» и «фаза». Разрушение изоляции, механические повреждения или случайное соединение оголённых участков кабеля между собой могут стать этому причиной. В установках с глухо заземлённой нейтралью нулевой проводник физически связан с нейтралью трансформатора, она подключена к контуру заземления. При замыкании на корпус или соединении фаз между собой образуется цепь (петля).

Главная задача проводимых измерений – узнавать, каким будет величина тока через петлю при КЗ. Это обязательно для расчёта и подбора защитного оборудования. Хорошим результатом будет маленькое сопротивление петли, тогда ток Iк.з. будет наибольшим. От его величины зависит, как быстро сработает защитный автоматический выключатель.

Чем меньше времени будет затрачено на отключение повреждённой или закороченной цепи, тем больше шансов предотвратить пожар от возгорания кабельной сети. При попадании человека под удар электрического тока в результате прикосновения или короткого замыкания автоматическое снятие напряжения спасёт ему жизнь.

На предприятиях ежегодно проводится комплекс измерений защитного заземления и сопротивления петли фаза – ноль. При неудовлетворительных результатах проводится ряд мероприятий:

  • заменяются участки провода, не отвечающие требованиям по диаметру сечения;
  • перекручиваются болтовые соединения с обязательной установкой врезных шайб;
  • вскрываются контуры защитных заземлений и осматриваются на предмет целостности сварных соединений и состояния элементов заземления;
  • при необходимости в контур защитного заземления добавляются дополнительные элементы;
  • исключается последовательное подключение корпусов устройств к общей шине заземления.

После выполнения комплекса мероприятий измерения проводятся повторно.

Проверка сопротивления петли «фаза – ноль»

Составные части электрических цепей

Как известно, для того, чтобы электрический ток в проводниках существовал длительное время необходимо, во-первых, существование разности потенциалов или напряжения, а во-вторых, восполнение необходимого количества разноимённых зарядов для возникновения этой разности потенциалов. Данным условиям соответствует некоторая совокупность элементов называемая электрической цепью.

Таким образом, электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, которые образуют путь для электрического тока и электромагнитные процессы, в которых могут быть описаны с помощью понятий ЭДС, напряжения и электрического тока. Кроме того, для протекания электрического тока необходима замкнутая электрическая цепь. В общем случае электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, приемника электрической энергии, соединительных проводов, а также вспомогательных элементов, выполняющих разнообразные функции.

Источником электрической энергии является устройство, которое выполняет преобразование неэлектрической энергии в электрическую. Например, аккумуляторы осуществляют преобразование энергии химических реакций в электрическую энергию, а генераторы – преобразование механической энергии. Таким образом, как известно из предыдущей статьи источники энергии называют также источниками ЭДС.

Приёмником электрической энергии, также называемые нагрузками является устройство, в котором выполняется действие противоположное источнику энергии, то есть электрическая энергия преобразуется в неэлектрическую. Например, в лампочке электрическая энергия преобразуется в световую и тепловую энергию, а в электродвигателе – в механическую энергию.

К вспомогательным устройствам относятся различные коммутирующие, распределительные и измерительные приборы и объекты.

Электрические цепи изображают на чертежах в виде принципиальных электрических схем, где каждому элементу электрической цепи соответствует свой графический элемент. Принципиальные схемы показывают назначение каждого элемента цепи, а также его взаимодействие с остальными элементами, однако при расчётах они не очень удобны. Поэтому при расчётах пользуются так называемыми схемами замещения, которые также как и принципиальные схемы изображаются с помощью графических элементов, однако элементы схем замещения выбираются так, чтобы с необходимым приближением описать работу электрической цепи. Пример изображения принципиальных электрических схем и схем замещения показано ниже


Принципиальная схема (слева) и схема её замещения (справа).

Схемы замещения состоят из следующих элементов: контур, ветвь и узел. Ветвь – это один элемент либо последовательное соединение нескольких элементов. Узел – место соединения трёх и более ветвей. Контур – замкнутый путь, проходящий по ветвям так, чтобы ни один узел и ни одна ветвь не встречались больше одного раза.

Таким образом, зная параметры всех элементов схемы замещения, возможно при помощи законов электротехники определить электрическое состояние всей электрической цепи, то есть рассчитать режим её работы.

Идеальный источник ЭДС

Имеем источник ЭДС

Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

Или проще:

Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

Разрядная емкость источника

Величина, зависящая от силы тока разряда, называется разрядной ёмкостью источника. Это электрический заряд, который отдаёт источник в процессе эксплуатации в зависимости от тока нагрузки. Эту величину можно считать постоянной условно. Так, стартерный аккумулятор, имеющий разрядную ёмкость С = 55 А*ч, при токе разряда 5,5 А проработает 10 часов. При запусках холодного или имеющего неисправность автомобиля аккумулятор можно разрядить за несколько минут.

Для того чтобы найти остаточную разрядную ёмкость, производят циклы «заряд – разряд». Они выполняются при помощи нагрузочных сопротивлений. Разряд на нагрузочное сопротивление производят до минимально допустимых значений плотности электролита. При этом замеряется время работы под нагрузкой. Это актуально при сезонном обслуживании аккумуляторов для выявления процессов саморазряда.


Разрядная ёмкость автомобильного аккумулятора

Внутреннее сопротивление источников тока – важная величина. Методы, применяемые для её снижения, являются прямыми путями увеличения отдаваемой мощности источника, значит, повышения производительности двухполюсников. Правильное измерение и вычисление импеданса эквивалентных схем позволяют приблизить двухполюсник к идеальному источнику.

Нахождение внутреннего сопротивления

Его можно находить двумя путями: рассчитать или измерить. Первым путём идут при работе с электрическими схемами, второй – выбирают, занимаясь с реальными устройствами.

Простой расчёт производится с использованием формулы Закона Ома для участка полной цепи:

I = ε / (r + R).

Чтобы узнать силу тока, нужно напряжение ЭДС делить на сумму сопротивлений.

Выразив отсюда r, получают формулу для его вычисления:

r = (ε / I) – R,

где:

  • r – внутреннее сопротивление источника;
  • ε – ЭДС источника;
  • I – сила тока в полной цепи;
  • R – сопротивление в полной цепи.

Комплекс измерений этого параметра у настоящего устройства не подразумевает непосредственных замеров. Тестируются напряжения на нагрузочном сопротивлении в двух режимах тока: холостом и КЗ.

Так как не любой источник может выдержать даже кратковременный режим замыкания, берётся метод измерения без вычислений.

В схему включается внешнее сопротивление нагрузки в виде подстроечного резистора Rн. Выставляется такое значение, при котором падение напряжения на резисторе равнялось бы 1/2 U холостого хода. Тогда измеренное омметром Rн будет соответствовать внутреннему сопротивлению источника.


Внутреннее сопротивление источника тока

Определение и физический смысл

Приложение некоторой разности потенциалов между двумя концами проводника создаст перетекание электронов от одного конца к другому. Но этого недостаточно для поддержания потока зарядов в проводнике. Дрейф электронов приводит к уменьшению потенциала до момента его уравновешивания (прекращение тока). Таким образом, для создания постоянного тока необходимы механизмы, непрерывно возвращающие описанную систему в первоначальную конфигурацию, то есть, препятствующие агрегации зарядов в результате их движения. Для этой цели используются специальные устройства, называемые источники питания.

В качестве иллюстрации их работы удобно рассматривать замкнутый контур из сопротивления и гальванического источника питания (батареи). Если предположить, что внутри батареи тока нет, то описанная проблема объединения зарядов остаётся неразрешённой. Но в цепи с реальным источником питания электроны перемещаются постоянно. Это происходит благодаря тому, что поток ионов протекает и внутри батареи от отрицательного электрода к положительному. Источник энергии, перемещающий эти заряды в батарее — химические реакции. Такая энергия называется электродвижущей силой.

ЭДС является характеристикой любого источника энергии, способного управлять движением электрических зарядов в цепи. В аналогии с замкнутым гидравлическим контуром работа источника э. д. с. соответствует работе насоса для создания давления воды. Поэтому значок, обозначающий эти устройства, неотличим на гидравлических и электрических схемах.

Несмотря на название, электродвижущая сила на самом деле не является силой и измеряется в вольтах. Её численное значение равно работе по перемещению заряда по замкнутой цепи. ЭДС источника выражается формулой E=A/q, в которой:

  • E — электродвижущая сила в вольтах;
  • A — работа сторонних сил по перемещению заряда в джоулях;
  • q — перемещённый заряд в кулонах.

Из этой формулы ЭДС следует, что электродвижущая сила не является свойством цепи или нагрузки, а есть способность генератора электроэнергии к разделению зарядов.

Двухполюсник и его эквивалентная схема

Двухполюсник представляет собой электрическую цепь, содержащую две точки присоединения к другим цепям. Бывает два вида электрических цепей:

  • цепи, содержащие источник тока или напряжения;
  • двухполюсники, не являющиеся источниками.

Первые характеризуются электрическими параметрами: силой тока, напряжением и импедансом. Для расчёта параметров таких двухполюсников предварительно производят замену реальных элементов цепи на идеальные элементы. Комбинация, которая получается в результате подобной замены, называется эквивалентной схемой.

Внимание! При работе со сложными электрическими схемами с учётом того, что устройство работает на одной частоте, допустимо преобразовывать последовательные и параллельные ветви до получения простой схемы, доступной для расчёта параметров.

Второй вид двухполюсников можно охарактеризовать только величиной внутреннего сопротивления.

От электростатики к электрокинетике

Между концом XVIII и началом XIX века работы таких учёных, как Кулон, Лагранж и Пуассон, заложили математические основы определения электростатических величин. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. Франклин уже ввёл понятие «количество электрической субстанции», но пока ещё и он, ни его преемники не смогли его измерить.

Следуя за экспериментами Гальвани, Вольта пытался найти подтверждения того, что «гальванические жидкости» животного были одной природы со статическим электричеством. 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. Это явление не соответствовало существующим представлениям об электричестве потому, что электростатические заряды в подобном случае должны были рекомбинировать.

Вольта ввёл новое определение силы, действующей в направлении разделения зарядов и поддержании их в таком состоянии. Он назвал её электродвижущей. Подобное объяснение описания работы батареи не вписывалось в теоретические основы физики того времени. В Кулоновской парадигме первой трети XIX века э. д. с. Вольта определялась способностью одних тел вырабатывать электричество в других.

Важнейший вклад в объяснение работы электрических цепей внёс Ом. Результаты ряда экспериментов привели его к построению теории электропроводности. Он ввёл величину «напряжение» и определил её как разность потенциалов на контактах. Подобно Фурье, который в своей теории различал количество тепла и температуру в теплопередаче, Ом создал модель по аналогии, связывающую количество перемещаемого заряда, напряжение и электропроводность. Закон Ома не противоречил накопленным знаниям об электростатическом электричестве.

Вам это будет интересно Подключение клеммной испытательной переходной колодки (ИКК)

Затем, благодаря Максвеллу и Фарадею, пояснительные модели тока получили новую теорию поля. Это позволило разработать связанную с полем концепцию энергии как для статических потенциалов, так и для электродвижущей силы. Основные даты эволюции понятия ЭДС:

  • 1800 г. — создание Вольтой гальванической батареи;
  • 1826 г. — Ом формулирует свой закон для полной цепи;
  • 1831 г. — обнаружение электромагнитной индукции Фарадеем.

Ссылки

  • Основные определения общей электротехники
  • Схема для измерения параметров аккумуляторов
  • Свинцово-кислотные аккумуляторы Casil Приведены графики[8] внутреннего сопротивления.
  • How does the internal battery resistance affect performance? (англ.) Как внутреннее сопротивление батареи влияет на ее эксплуатационные качества.
  • Сравнение технических характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов
  • Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?
  • Оптимальный выбор аккумулятора

Реальный генератор

Главное различие между реальным и идеальным устройством — наличие внутреннего сопротивления. Чем выше данный параметр, тем ближе элемент к улучшенному варианту. Из этого следует, что напряжение и мощность значения конечные, т. е имеют определенный рабочий диапазон. При этом система также обладает ограничением по присоединяемой нагрузке. При решении задач, реальное устройство изображают в качестве идеального, с подключенным в параллель внутренним сопротивлением.

Эксплуатация данного агрегата возможна при холостом ходе (без внешней нагрузки) вследствие того, что имеем замкнутый контур за счет внутреннего сопротивления. Ток на выходе во время такого режима снижается до нулевого значения. При подключении накоротко (режим короткого замыкания) получим максимальную величину, а выходное напряжение опустится до 0.

В качестве примера такого устройства, обратимся к катушке индуктивности. Это положение справедливо в момент размыкания цепи. Так разность потенциалов в таком режиме резко увеличивается по сравнению с предыдущим состоянием. Все дело в ЭДС самоиндукции возникающей в этом элементе. При увеличении напряжения катушка накапливает энергию, при снижении отдает ее в сеть.

Еще одним примером является вторичная обмотка трансформатора тока, которая в нормальных условиях работы всегда должна быть закорочена. В противном случае, если в ней произойдет разрыв, то она станет генератором. Все дело в законе сохранения энергии, так мощность на первичной и вторичной обмотке должна быть одинаковой. Параметры первичной обмотки неизменны, вследствие конструктивных особенностей трансформатора (обмотка имеет один виток). При обрыве во вторичной обмотке, упорядоченного движения заряженных частиц не будет, соответственно напряжение резко возрастет.

Как найти напряжение через эдс

Допустим, есть простейшая электрическая замкнутая цепь, включающая в себя источник тока, например генератор, гальванический элемент или аккумулятор, и резистор, обладающий сопротивлением R. Поскольку ток в цепи нигде не прерывается, то и внутри источника он течет. В такой ситуации можно сказать, что любой источник обладает некоторым внутренним сопротивлением, препятствующим току. Это внутреннее сопротивление характеризует источник тока и обозначается буквой r. Для или аккумулятора внутреннее сопротивление – это сопротивление раствора электролита и электродов, для генератора – сопротивление обмоток статора и т. Таким образом, источник тока характеризуется как величиной ЭДС, так и величиной собственного внутреннего сопротивления r — обе эти характеристики свидетельствуют о качестве источника.


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:

  • Территория электротехнической информации WEBSOR
  • Полезные товары
  • Как найти силу тока в цепи
  • § 2. 6. Закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС. Обобщенный закон Ома
  • Найти силу тока, ЭДС, напряжение, полезную мощность (17 июня 2010)
  • Научный форум dxdy
  • Закон Ома для замкнутой цепи
  • ЭДС. Закон Ома для полной цепи

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника точка

Территория электротехнической информации WEBSOR


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. 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.

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. Только в момент отсутствия тока в батареи, электродвижущая си-а будет равна напряжению на полюсах. Электродвижущая сила индукции в контуре, крутящемся в магнитном поле со скоростью w :. 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 H 2 O. В итоге чем меньше воды, тем слабее будет давление и напор струи будет меньше.

Открыв кран, заметим, что каждую минуту дальность струи будет сокращаться. 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. Таким образом вооружившись данными формулами рассчитать электродвижущую силу батарейки будет проще. Условием движения электрических зарядов в проводнике является наличие в нем электрического поля, которое создается и поддерживается особыми устройствами, получившими название источников тока.

Основной величиной, характеризующей источник тока, является его электродвижущая сила. Электродвижущей силой источника сокращенно ЭДС называется скалярная физическая величина — количественная мера способности источника создавать на его зажимах полюсах разность потенциалов.

Она равна работе сторонних сил по перемещению заряженной частицы с положительным единичным зарядом от одного полюса источника к другому, то есть.

Сторонние силы источника — это силы, которые осуществляют разделение зарядов в источнике и тем самым создают на его полюсах разность потенциалов.

Эти силы могут иметь различную природу, но только не электрическую отсюда и название. Если электрическую цепь разделить на два участка — внешний, с сопротивлением R , и внутренний, с сопротивлением r , то ЭДС источника тока окажется равной сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи:.

По закону Ома напряжение на любом участке цепи определяется величиной протекающего тока и его сопротивлением:. Так как , следовательно. Если , то приблизительно равно U.

На этом основано приблизительное определение ЭДС при помощи вольтметра с большим сопротивлением, подключаемого к полюсам источника. Только в отсутствие тока в источнике его ЭДС будет равна напряжению на полюсах. Величину ЭДС можно определить точно электростатическим или компенсационным методом. При измерении ЭДС электростатическим методом цепь остается разомкнутой, так как измерение разности потенциалов на полюсах источника проводится прибором, не потребляющим тока электрометр, электростатический вольтметр.

При измерении ЭДС компенсационным методом цепь источника замкнута, но необходимые отсчеты делаются в моменты отсутствия тока в источнике. Сущность метода компенсации в измерении ЭДС заключается в подборе и определении напряжения на участке электростатической цепи, равного ЭДС исследуемого источника. Схема электрической цепи для определения ЭДС методом компенсации изображена на рис.

Сопротивления R 1 и R 2 выполнены в виде однородной проволоки, натягиваемой между точками А и В , а точка С определяется скользящим контактом при необходимости очень высокой точности измерений R 1 и R 2 представляют собой магазины сопротивлений.

Выберем положительные направления токов, как показано на рис. Первое правило для точек А и С дает. Эти уравнения вполне определяют все неизвестные токи.

Однако мы ограничимся частным случаем и предположим, что сопротивления R 1 и R 2 подобраны таким образом, что ток I x в цепи гальванометра G равен 0. В этом случае уравнения 4 – 6 принимают вид. Для этого вместо сопротивления r x потребовалось ввести сопротивление r н. Отметим, что отношение сравниваемых ЭДС не зависит от внутренних сопротивлений источников и от других сопротивлений схемы, а определяется только отношением сопротивлений участка цепи, к которому поочередно подключают сравниваемые источники ЭДС.

Напряжение между электродами этого и подобных ему других нормальных элементов весьма постоянно. Поэтому они играют в электрической измерительной технике ту же роль, что и эталоны длины метр и массы килограмм при измерении механических величин. Схема соединения приборов изображена на рис. Решение равенства 9 относительно позволяет получить формулу для вычисления ЭДС исследуемого элемента.

Струна АВ является однородным проводником постоянного сечения.

Сопротивления ее участков цепи R 1 и R 1н длиной l x и l н соответственно , входящих в 10 , можно выразить как. Подставляя эти значения в 10 , окончательно получаем расчетную формулу для определения ЭДС исследуемого источника тока. Как видим, в этой формуле отношение сопротивлений участков струны равно отношению их соответствующих длин. Метод компенсации практически можно осуществить при следующих условиях:.

Собрать схему, изображенную на рис. Включить элемент в цепь гальванометра тумблер П в верхнем положении. Измерить длину участка струны l н , при которой осуществляется компенсация. Включить один из пяти неизвестных элементов в цепь гальванометра тумблер П в нижнем положении. Измерить длину участка струны l х , при которой осуществляется компенсация.

Повторить измерения, указанные в пунктах еще несколько раз для получения более точных результатов. Рассчитать среднее значение ЭДС и погрешность результата.

Результаты измерений и расчетов записать в таблицу 1 с обязательным указанием размерности всех используемых величин. Составить для них аналогичные таблицы. Дать определение электродвижущей силе источника.

Какова ее размерность? Какие силы вызывают разделение зарядов в источниках питания? Привести примеры. Какие методы позволяют рассчитать ЭДС источника с большой степенью точности? В чем их сходство? Вывести расчетную формулу для определения ЭДС источника методом компенсации. Основные законы электромагнетизма. В электротехнике источники питания электрических цепей характеризуются электродвижущей силой 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. 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.

При этом напряжение на клеммах источника U 12 будет отличаться от ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Если цепь разомкнута и ток в ней равен 0, то ЭДС источника будет равна напряжению U Разработчики источников питания стараются уменьшать внутренние сопротивление Rвн, так как это может позволить получить от источника больший ток.

Таким образом, ЭДС необходима для поддержания постоянного тока и находит применений в различных видах техники. В задачах на электрический ток в качестве дано или найти присутствуют напряжение и ЭДС электродвижущая сила.

Есть достаточно простая связь между этими параметрами. Введём любую цепь рис. В данной системе течёт электрический ток. Логично предположить, что количество электронов, сгенерированных источником, равно количеству электронов, ушедших в цепь, тогда приравниваем 1 и 2 :.

Тогда напряжение на его зажимах будет определяться как. В реальном источнике, внутреннее сопротивление хотя и мало, но все же присутствует, поэтому имеется слабая зависимость напряжения от тока, которая изображается графически с помощью внешней характеристики источника ЭДС.

Если условно отнести внутреннее сопротивление источника к сопротивлению нагрузки, то на схеме получим идеальный источник ЭДС. Ток источника определяется как. Но в реальном источнике, проводимость хотя и малая, но присутствует, поэтому ток зависит от напряжения на зажимах нагрузки.


Полезные товары

До сих пор при изучении электрического тока мы рассматривали направленное движение свободных зарядов во внешней цепи , то есть в проводниках, подсоединённых к клеммам источника тока. Как мы знаем, положительный заряд :. Теперь нашему положительному заряду нужно замкнуть свою траекторию и вернуться на положительную клемму. Для этого ему требуется преодолеть заключительный отрезок пути — внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Но вдумайтесь: идти туда ему совсем не хочется! Отрицательная клемма притягивает его к себе, положительная клемма его от себя отталкивает, и в результате на наш заряд внутри источника действует электрическая сила , направленная против движения заряда то есть против направления тока. Эта сила называется сторонней силой ; именно благодаря ей и функционирует источник тока.

Чтобы найти ЭДС через напряжение и сопротивление нагрузки нужно найти внутреннее сопротивление источника питания, для этого.

Как найти силу тока в цепи

Последний раз редактировалось Garat Конденсаторы подсоединены в батарее, ЭДС которой равна В. Найдите заряд на каждом конденсаторе и разность потенциалов между обкладками. Для решения данной задачи нужно знать напряжение. Не могу найти связь между ЭДС и напряжением, подскажите пожалуйста. Re: Как найти напряжение зная ЭДС и емкость конденсатора? Последний раз редактировалось miflin

§ 2.6. Закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС. Обобщенный закон Ома

Участок цепи называется неоднородным рис. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет следующий вид:. Полная замкнутая цепь изображена на рис. Замкнутую цепь можно разделить на два участка:.

Закон Ома для замкнутой цепи.

Найти силу тока, ЭДС, напряжение, полезную мощность (17 июня 2010)

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.

Научный форум dxdy

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи Закон Ома для полной цепи 1. Работа тока. Закон Джоуля—Ленца. Закон Ома для полной цепии.

ЭДС и напряжение. Внутреннее сопротивление источников питания. Небольшое дополнение к разговору о батарейках и аккумуляторах, а также – о.

Закон Ома для замкнутой цепи

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.

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ЭДС – электродвижущая сила

Если это ток короткого замыкания, то внутреннее сопротивление равно частному от деления напряжения на ток. А ЭДС равна этому напряжению. Внутреннее сопротивление источника питания ИП , это его количественная характеристика, которая определяет величину энергетических потерь при прохождении через источник тока нагрузки. Внутреннее сопротивление имеет размерность сопротивления и измеряется в Омах. В практике радиолюбителя в ряде случаев необходимо знать нагрузочную способность источника питания, например, насколько его выходное напряжение уменьшается при подключении нагрузки, или какой выходной ток может обеспечить данный источник питания при заданном провале выходного напряжения. Для начала измеряют выходное напряжение Uхх Рис.

Практическая работа.

Содержание: Если известна мощность и напряжение Если известно напряжение или мощность и сопротивление Если известно ЭДС, внутреннее сопротивление и нагрузка Закон Джоуля-Ленца Несколько примеров. Допустим вам нужно найти силу тока в цепи, при этом вам известны только напряжение и потребляемая мощность. Тогда чтобы её определить без сопротивления воспользуйтесь формулой:. Следует отметить, что такое выражение справедливо для цепей постоянного тока. Но при расчётах, например, для электродвигателя учитывают его полную мощность или косинус Фи.

Пользуясь законом Ома, мы можем сейчас разобрать этот вопрос точнее. Из формулы Но к внешней цепи мы вправе применить закон Ома для участка цепи:.


Ток и мощность от генерируемого напряжения

I нет расчетов выполняются.

Определения и формулы

Как измерить внутреннее сопротивление батареи

Примеры расчетов

Определения и формулы

Согласно теореме Гельмгольца–Тевенина любую линейную сеть с любым количеством источников напряжения (например, шесть последовательно соединенных гальванических элементов в автомобильном аккумуляторе) можно заменить электродвижущей силой (ЭДС ) или эквивалентное напряжение холостого хода U NL последовательно соединенный источник с внутренним сопротивлением R I или полным сопротивлением Z I . Напряжение U NL питает внешнюю нагрузку R L током I .

Ток, отдаваемый батареей в нагрузку, будет определяться сопротивлением внешней нагрузки, и в то же время этот ток будет ограничен внутренним сопротивлением батареи. Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления пластин батареи, ее активного материала и электролита.

Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют очень малое внутреннее сопротивление (обычно 0,01 Ом) — поэтому они способны обеспечивать большой ток, необходимый для запуска двигателя. Внутреннее сопротивление свинцово-кислотных аккумуляторов настолько мало, что в каждом аккумуляторе имеется несколько параллельно соединенных отрицательных и положительных пластин. Кроме того, расстояние между отрицательными и положительными пластинами очень мало и, следовательно, толщина слоя электролита между ними уменьшается, что, в свою очередь, делает их внутреннее сопротивление еще меньше. Когда батарея подает большой ток, это внутреннее сопротивление рассеивает тепло, и батарея нагревается.

Внутреннее сопротивление батареи можно рассчитать по ее напряжению без нагрузки U NL , напряжению, измеренному на нагрузке U L , и сопротивлению нагрузки R L . Это напряжение без нагрузки эквивалентно электродвижущей силе батареи.

Ток, протекающий через нагрузочный резистор:

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

Внутреннее сопротивление:

Полная формула:

В качестве альтернативы внутреннее сопротивление батареи можно рассчитать по току I L через сопротивление нагрузки, напряжение холостого хода батареи и сопротивление нагрузки.

Напряжение на нагрузочном резисторе

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

Внутреннее сопротивление:

Полная формула:

Как измерить внутреннее сопротивление батареи

Как мы объяснили выше, для определения внутреннего сопротивления нам нужны три значения:

  • напряжение холостого хода батареи U NL , напряжение, измеренное на нагрузке U L , и сопротивление нагрузки R L

или

  • ток I L через сопротивление нагрузки, напряжение холостого хода батареи0072 U NL и сопротивление нагрузки R L .

Для правильного определения внутреннего сопротивления необходимо провести несколько измерений с разными резисторами. Кроме того, внутреннее сопротивление может меняться в зависимости от температуры, срока службы батареи и ряда других факторов. Таким образом, ваше измерение является лишь оценкой, и не существует такого понятия, как «истинное» внутреннее сопротивление, которое можно точно измерить.

На внутреннее сопротивление батарей влияет несколько факторов, включая их емкость, химический состав, качество элементов, возраст, температуру и скорость разрядки. Вы найдете больше информации об батареях в нашем Калькуляторе энергии и времени работы батареи и Калькуляторе батареи Drone LiPo.

Для измерения напряжения на нагрузке, подключенной к аккумулятору , вольтметр подключается параллельно нагрузке или к клеммам аккумулятора. Если сопротивление нагрузки относительно низкое по сравнению с внутренним сопротивлением измерителя, то вы получите достаточно точные показания напряжения нагрузки.

Для измерения тока, подаваемого на нагрузку, подключенную к батарее , амперметр подключается между нагрузкой и батареей, как показано на рисунке. Если его внутреннее сопротивление относительно мало по сравнению с сопротивлением нагрузки, вы можете считать, что ваши измерения точны.

Конечно, теоретически и даже практически (например, для угольно-цинковой батареи) вполне возможно измерить ток короткого замыкания батареи, замкнув батарею амперметром. Однако, если батарея способна отдавать значительный ток, она может перегреться или даже загореться при коротком замыкании. Литий-ионные батареи могут даже взорваться, если их клеммы замкнуты накоротко. Поэтому ток почти всегда измеряется, когда батарея подключена к разумной нагрузке.

Для измерения напряжения холостого хода батареи к ее клеммам без нагрузки подключается вольтметр. Это напряжение также называют напряжением холостого хода. Если внутреннее сопротивление вольтметра намного больше внутреннего сопротивления батареи, можно считать, что напряжение холостого хода измеряется относительно точно.

Также необходимо измерить сопротивление нагрузки , если вы не используете прецизионный резистор. Помните, что если нагрузочный резистор нагревается, его сопротивление увеличивается, поэтому измерение тока нужно проводить быстро.

Теперь вы можете ввести результаты ваших измерений в наш калькулятор и получить внутреннее сопротивление вашей батареи. Конечно, многие специальные измерители внутреннего сопротивления имеются в продаже. Кроме того, более дорогие зарядные устройства могут измерять внутреннее сопротивление батареи.

Для получения полной картины можно отметить, что каждая батарея имеет спектр внутренних сопротивлений или, вернее, импедансов, и для их измерения часто используется более сложная схема, которая питается от источника переменного тока с частотой изменяется от очень низких до нескольких килогерц. Внутреннее сопротивление обычно характеризуется графиками, показывающими его зависимость от различных факторов.

Примеры расчетов

Пример 2. Батарея с ЭДС = 14,5 В отдает мощность 25 Вт на внешний нагрузочный резистор. Напряжение на выводе аккумулятора равно 11,9 В. Определить внутреннее сопротивление аккумулятора. Намек. Используйте наш калькулятор закона Ома, чтобы определить ток через нагрузочный резистор. Затем используйте этот калькулятор для определения внутреннего сопротивления.

Пример 3. Лампа накаливания сопротивлением 4 Ом подключена к аккумулятору с внутренним сопротивлением 0,15 Ом. Вольтметр, подключенный к клеммам аккумулятора, показывает 11,5 В. Что такое ЭДС аккумулятора?

Пример 4. Две галогенные лампы фар мощностью 55 Вт подключены параллельно к клеммам автомобильного аккумулятора, имеющего внутреннее сопротивление 0,02 Ом. Напряжение на клеммах аккумулятора равно 23,6 В. Чему равна ЭДС аккумулятора? Совет: используйте наш Калькулятор мощности постоянного тока, чтобы определить сопротивление горячей лампы. Затем используйте наш Калькулятор параллельного сопротивления, чтобы определить сопротивление двух ламп, соединенных параллельно. Затем используйте этот калькулятор для определения ЭДС батареи.

Пример 5. Определить ток короткого замыкания 12-вольтового автомобильного аккумулятора, имеющего ЭДС = 13,5 В и внутреннее сопротивление 0,04 Ом. Подсказка: 12 В – это номинальное напряжение аккумулятора и это число не используется при решении этой задачи.

Пример 6. Аккумулятор с ЭДС = 1,5 В закорочен неидеальным амперметром с внутренним сопротивлением 0,02 Ом, который показывает 2,7 А. Определить его внутреннее сопротивление и мощность, рассеиваемую внутри аккумулятора. Совет: сначала используйте этот калькулятор, чтобы определить внутреннее сопротивление батареи, а затем используйте наш калькулятор мощности постоянного тока, чтобы определить мощность, рассеиваемую в батарее.

Пример 7. Контроллер запуска ракеты модели, предназначенный для запуска ракетного двигателя путем нагрева нихромовой проволоки воспламенителя, питается от четырех последовательно соединенных батареек АА 1,5 В.

Оставить комментарий

Когда проводник движется через магнитное поле, возникает ЭДС движения. Это один из примеров закона Фарадея, и он возникает из-за магнитной силы. Напряжение, генерируемое на отрезке провода, если предположить, что вся его длина проходит через однородное поле, приведено ниже.

9В.

Данные можно вводить в любое из полей. Когда вы закончили вводить данные, нажмите на количество, которое вы хотите рассчитать в активной формуле выше. Количество не будет принудительно согласовано, пока вы не нажмете на выбор. Для неуказанных параметров будут введены значения по умолчанию, но все значения могут быть изменены.

После того, как вы рассчитали генерируемое напряжение, разумным дополнительным вопросом будет «Какую силу тока и мощности я могу получить от генератора?». Несмотря на то, что это не было бы практической геометрией генератора, она может служить в качестве идеализация для обсуждения принципов генерации напряжения при взаимодействии с магнитным полем. Принимая это простая геометрия, электрический ток в амперах, возникающий при движении провода через магнитное поле будет определяться сопротивлением цепи, к которой он у вас подключен связаны, используя закон Ома, I = V/R. Если вы произвели 10 вольт и были подключены к цепи сопротивление 1 Ом, результирующий ток будет 10 ампер, а отдаваемая мощность P=VI=10 вольт x 10 амперы = 100 Вт (см. соотношение мощности). Но бесплатного обеда не бывает, и вам придется приложить больше усилий, чтобы двигаться. провод через магнитное поле на этой скорости – вы, по сути, обмениваете механическую энергию толкания для электрической энергии, всегда ограничиваясь принципом сохранения энергии. Вы должны были бы вложить (как минимум) 100 ватт механической мощности толкания, чтобы получить 100 ватт электроэнергии. Практические генераторы почти всегда используют геометрию вращающейся катушки, а крупные электрогенераторы используют что-то вроде паровой турбины или водяной турбины, чтобы вращать катушку провода в магнитное поле, получая напряжение, генерируемое с обеих сторон вращающейся катушки.

Если вышеуказанный генератор был подключен к цепи сопротивлением R = Ом,

электрический ток будет I = V/R = ампер для скорости, перпендикулярной B.

Мощность, подаваемая в цепь, будет равна P= VI = ваттам.

В идеальном случае, когда потерь нет, необходимая механическая мощность P = Fv, чтобы протолкнуть провод через магнитное поле, была бы равна электрической мощности. Для указанной выше скорости требуемая сила равна

Идеальное минимальное требуемое усилие:

F = P/v = ньютоны = фунты.

Индекс

Электромагнитная сила

Концепции магнитного поля

 
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица 9007
99
Назад

Калькулятор внутреннего сопротивления батареи • Электрические, радиочастотные и электронные калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Этот калькулятор определяет внутреннее сопротивление электрической батареи по падению напряжения на нагрузочном резисторе известного сопротивления и напряжению без нагрузки или току на нагрузочном резисторе.

Пример 1: Рассчитайте внутреннее сопротивление литий-полимерной батареи, если ее напряжение без нагрузки составляет 3,90 В, а с нагрузкой 10 Ом — 3,89 В. Ниже вы найдете еще пять примеров.

Рассчитать

R I и I из U NL , R L and U L R I and U L from U NL , R L and I R I and R L from U NL , U L and I U L and I from U NL , R I and R L R L and I from U NL , R I and U L R L and U L from U NL , R I and I U NL and I from R I , R L and U л U NL and U L from R I , R L and I U NL and R L from R I , U L и I

Напряжение на аккумуляторе без нагрузки

U NL кивольтквольт (мкВ)мегавольт (мкВ)милли MV)

Внутреннее сопротивление батареи

R I Milliohm (Mω) OHM (ω) килохм (Kω) Megohm (Mω)

. кОм) мегом (МОм)

Падение напряжения на нагрузочном резисторе

U L микровольт (мкВ) милливольт (мВ) вольт (В) киловольт (кВ) мегавольт (МВ)

Ток

I
микроампер (мкА) миллиампер (мА) ампер (А) килоампер (кА)

Поделиться

Для расчета введите любые три из пяти значений и нажмите или коснитесь кнопки Рассчитать . Исключение: при вводе только трех параметров нагрузки R L , U L и I невозможно рассчитать параметры батареи U NL и