Все формулы эдс формулы: Формула ЭДС в физике

Как найти эдс формулы

Закон Ома для замкнутой цепи. Основные понятия. Замкнутая полная электрическая цепь состоит из источника тока и сопротивления. Источник тока имеет ЭДС и сопротивление r , которое называют внутренним. ЭДС электродвижущая сила – работа сторонних сил по перемещению положительного заряда по замкнутой цепи физический смысл аналогичен напряжению , потенциалу.

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:

• К источнику тока подключен реостат. При сопротивлении реостата 4 Ом и 9 Ом получается
• Закон Ома для полной (замкнутой) цепи
• III. Основы электродинамики
• Найти силу тока, ЭДС, напряжение, полезную мощность (17 июня 2010)
• Закон Ома для полной цепи
• Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.
• Связь ЭДС и напряжения
• Постоянный ток
• Лабораторная работа № 4.21

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 246 Условия существования постоянного тока. Электродвижущая сила

К источнику тока подключен реостат. При сопротивлении реостата 4 Ом и 9 Ом получается

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.

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

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.

Таким образом, источник тока характеризуется как величиной ЭДС, так и участок внешней цепи однороден, то из закона Ома можно найти напряжение на нагрузке: В итоге внутреннее сопротивление находится по формуле.

III. Основы электродинамики

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура [1] [2]. Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Электродвижущая сила источника связана с электрическим током , протекающим в цепи, соотношениями закона Ома. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид [1] :. С учётом этого следует:. Если на участке цепи не действуют сторонние силы однородный участок цепи и, значит, источника тока на нём нет, то, как это следует из закона Ома для неоднородного участка цепи, выполняется:.

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

Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения т. Сторонние силы объясняются электромагнитным взаимодействием между электронами и ядрами. Закон Ома для полной цепи. Опасно, т.

Отправить комментарий.

Закон Ома для полной цепи

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.

Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.

Задача взята из задачника по физике класса, автор А. Правильные ответы: 20 А, в, В, 2 кВт. Напишите ход решения, плиззз. Грабцевич Разделите напряжение на зажимах на сумму сопротивлений ламп 50 ламп включены параллельно и проводов, получите ток в цепи. ЭДС генератора найдете как произведение тока в цепи на полное сопротивление. Напряжение на лампах равно произведению тока в цепи на общее сопротивление ламп. Полезная мощность равна произведению квадрата тока на общее сопротивление ламп.

Таким образом, источник тока характеризуется как величиной ЭДС, так и участок внешней цепи однороден, то из закона Ома можно найти напряжение на нагрузке: В итоге внутреннее сопротивление находится по формуле.

Связь ЭДС и напряжения

Найти ЭДС источника и его внутреннее сопротивление эксперементально можно проделав опыт холостого хода и опыт короткого замыкания но это не всегда возможно, например когда необходимо найти ЭДС и внутреннее сопротивление источника представляющего собой вторичную обмотку трансформатора, поэтому бывает необходимо определить параметры схемы замещения источника не внося больших изменений сопротивления нагрузки в схему. Рассмотрим схему на рисунке Рассмотрим схему на рисунке 2 в которой изменено в нашем случае увеличено сопротивление реостата:.

Постоянный ток

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 256. Закон Ома для полной (замкнутой) цепи.

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. Тогда для трёхфазного двигателя его можно рассчитать так:.

Для поддержания постоянного тока в проводнике требуется поддерживать постоянную разность потенциалов на его концах.

Лабораторная работа № 4.21

Основные электротехнические формулы. Закон Ома. Электрическая мощность :. Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, то есть в предположении, что параметры сети частотнонезависимы – данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала. Поиск по сайту TehTab. Техническая информация Раздел.

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

Основные формулы раздела «Электромагнитная индукция»

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Алгоритм решения задач по теме «Электромагнитная индукция»: 1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить причины изменения магнитного потока, пронизывающего контур. 2. Записать формулу: закона электромагнитной индукции; ЭДС индукции в движущемся проводнике, если в задаче рассматривается поступательно движущийся проводник; если в задаче рассматривается электрическая цепь, содержащая источник тока, и возникающая на одном из участков ЭДС индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле, то сначала нужно определить величину и направление ЭДС индукции. После этого задача решается по аналогии с задачами на расчет цепи постоянного тока с несколькими источниками. 3. Записать выражение для изменения магнитного потока и подставить в формулу закона электромагнитной индукции. 4. Записать математически все дополнительные условия (чаще всего это формулы закона Ома для полной цепи, силы Ампера или силы Лоренца, формулы кинематики и динамики). 5. Решить полученную систему уравнений относительно искомой величины. 6. Решение проверить. Электромагнитная индукция. Правило Ленца Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в результате изменения во времени магнитного потока, который пронизывает замкнутый проводящий контур, в контуре возникает электрический ток. Открыто это явление было физиком из Великобритании Максом Фарадеем в 18311831 году. Формула магнитного потока Введем обозначения, необходимые нам для записи формулы. Для обозначения магнитного потока используем букву ФФ, площади контура – SS, модуля вектора магнитной индукции – BB, αα – это угол между вектором →BB→ и нормалью →nn→ к плоскости контура. Магнитный поток, который проходит через площадь замкнутого проводящего контура, можно задать следующей формулой: Φ=B⋅S⋅cos αΦ=B·S·cos α, Проиллюстрируем формулу. Рисунок 1.20.11.20.1. Магнитный поток через замкнутый контур. Направление нормали →nn→ и выбранное положительное направление →ll→ обхода контура связаны правилом правого буравчика. За единицу магнитного потока в СИСИ принят 11 вебер (Вб)(Вб). Магнитный поток, равный 1 Вб1 Вб, может быть создан в плоском контуре площадью 1 м21 м2 под воздействием магнитного поля с индукцией 1 Тл1 Тл, которое пронизывает контур по направлению нормали. 1 Вб=1 Тл⋅м21 Вб=1 Тл·м2 Закон Фарадея Изменение магнитного потока приводит к тому, что в проводящем контуре возникает ЭДС индукции δиндδинд. Она равна скорости, с которой происходит изменение магнитного потока через ограниченную контуром поверхность, взятой со знаком минус. Впервые экспериментально установил это Макс Фарадей. Он же записал свое наблюдение в виде формулы ЭДС индукции, которая теперь носит название Закона Фарадея: Определение 1 Закон Фарадея: δинд=−ΔΦΔtδинд=-∆Φ∆t Правило Ленца Определение 2 Согласно результатам опытов, индукционный ток, который возникает в замкнутом контуре в результате изменения магнитного потока, всегда направлен определенным образом. Создаваемое индукционным током магнитное поле препятствует изменению вызвавшего этот индукционный ток магнитного потока. Ленц сформулировал это правило в 18331833 году. Проиллюстрируем правило Ленца рисунком, на котором изображен неподвижный замкнутый проводящий контур, помещенный в однородное магнитное поле. Модуль индукции увеличивается во времени. Пример 1 Рисунок 1.20.2.1.20.2. Правило Ленца Здесь ΔΦΔt>0∆Φ∆t>0, а δинд<0δинд<0 < 0. Индукционный ток IиндIинд протекает навстречу выбранному положительному направлению →ll→ обхода контура. Благодаря правилу Ленца мы можем обосновать тот факт, что в формуле электромагнитной индукции δиндδинд и ΔΦΔt∆Φ∆t противоположны по знакам. Если задуматься о физическом смысле правила Ленца, то это частный случай Закона сохранения энергии. Мы помогаем студентам с дипломными, курсовыми, контрольнымиУзнать стоимость ⇐ Предыдущая123 Читайте также:  Алгоритмические операторы Matlab Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды Исследования учёных: почему помогают молитвы? Почему терпят неудачу многие предприниматели? 

Последнее изменение этой страницы: 2020-12-17; просмотров: 1009; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь – 161.97.168.212 (0.013 с.)

Электродвижущая сила – формулы и определение с примерами

Электродвижущая сила:

Простейшая электрическая цепь состоит из источника тока, потребителей (электробытовые приборы, лампочки, резисторы, электроизмерительные приборы), соединительных проводов и выключателя.

Для существования постоянного тока в цепи необходимо поддерживать постоянную разность потенциалов между полюсами электрической цепи. Можно сказать иначе — следует непрерывно разделять электрические заряды противоположных знаков, которые под действием сил Кулона стремятся соединиться. Для этой цели необходимы силы иной природы, так называемые сторонние силы, работа которых по замкнутому контуру, в отличие от потенциальных кулоновских сил, не равна нулю.

Характеристикой действия сторонних сил является электродвижущая сила (ЭДС), которая численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника тока:

Термин «электродвижущая сила» был введен Ампером в 1822 г. Аббревиатуру УК ЭДС принято читать без расшифровки.

Работа сторонних сил осуществляется внутри источника тока (рис. 113), обеспечивающего непрерывное разделение электрических зарядов в цепи. Внутри источника тока под действием сторонних сил электрические заряды движутся против направления действия кулоновских сил (см. рис. ИЗ).
Именно за счет работы, совершаемой сторонними силами внутри источника тока, восстанавливается энергия электрического поля, расходуемая в различных элементах замкнутой электрической цепи.

Таким образом, источник тока обеспечивает замкнутое движение электрических зарядов в одном направлении. Проводник, соединяющий клеммы источника снаружи, называют внешним участком цепи. Внутри самого источника заряды движутся по внутреннему участку цепи. Сопротивление источника обозначают r и называют внутренним сопротивлением.

Устройство, способное поддерживать разность потенциалов между концами электрической цепи и обеспечивать упорядоченное движение электрических зарядов во внешней цепи, называется источником тока.

Отметим, что источники ЭДС, вообще говоря, делятся на два вида: источники тока, у которых и источники напряжения, у которых где r — внутреннее сопротивление источника, R — сопротивление внешнего участка цепи. Так, розетка бытовой сети является источником напряжения, поскольку сопротивление лампы накаливания мощностью Р = 60 Вт (R~400 0м) гораздо больше внутреннего сопротивления (r~0,1 Ом).

Источник электрического тока имеет два полюса (две клеммы), к которым присоединяются концы проводников, образующих внешний участок цепи.
На электрических схемах источник тока обозначается так, как показано на рисунке 114.

Положительный полюс (клемма) источника тока условно изображается более длинной чертой, чем отрицательный. Основные характеристики источника тока — величину ЭДС  и его внутреннее сопротивление r — также указывают на электрических схемах.

Положительный полюс (клемма) источника тока имеет наибольшее значение электрического потенциала в цепи. Поскольку на каждом из элементов цепи, обладающих сопротивлением, происходит некоторое падение напряжения, то чем дальше точка внешней части цепи от положительного полюса источника, тем ниже ее потенциал относительно данного полюса.

Иными словами, потенциал уменьшается (падает) вдоль внешней части цепи от точки к точке в направлении прохождения тока. Соответственно, наименьший потенциал в цепи имеет отрицательный полюс источника тока.

Схема распределения потенциала вдоль цепи, содержащей источник тока, может быть представлена при помощи механической аналогии с катящимся шариком, изображенной на рисунке 115.

Внешняя часть замкнутой цепи соответствует участку АВС контура, внутренняя (источник тока) — участку СА. Самостоятельно шарик будет катиться только от точки А к точке С, а для подъема его от точки С к точке А необходимо действие сторонних сил.

Сравнивая электрический ток с течением жидкости в трубах, можно отметить, что потенциал является аналогом гидростатического давления в жидкости. Действительно, распределение гидростатического давления в трубе, по которой течет вода, аналогично распределению потенциалов вдоль проводника с током. Как течение воды обусловлено разностью гидростатических давлений (напором) на участке трубы, так и ток обусловлен разностью потенциалов
(напряжением) на однородном участке цепи.

Участок цепи, на котором есть источник тока, является неоднородным участком цепи.

Электрические заряды внутри источника тока (на внутреннем участке цепи)
движутся против кулоновских сил под действием сторонних сил, а во всей остальной цепи (на внешнем участке цепи) их приводит в движение электрическое поле, создаваемое источником.

• Заказать решение задач по физике

Продолжая аналогию между течением электрического тока и течением жидкости по трубам, можно сказать, что источник тока является аналогом насоса, подающего воду под давлением в трубы (рис. 116).

В разомкнутой цепи разность потенциалов между клеммами источника тока равна его ЭДС, которую в этом случае можно измерить с помощью вольтметра (рис. 117).

В настоящее время выпускается множество различных источников ЭДС — от маленьких батареек (сухих элементов) для часов и калькуляторов до мощных промышленных генераторов.

Простейшая батарея (гальванический элемент) состоит из двух электродов (пластин или стержней) из разнородных металлов, погруженных в разбавленную кислоту (электролит). В сухом элементе электролит представляет собой желеобразную массу. При соединении проводником электродов в замкнутой цепи будет проходить ток вследствие возникновения ЭДС на границе соприкосновения различных проводников. Кроме того, один из проводников меняет химический состав под действием электрического тока. В результате химических превращений внутренняя (химическая) энергия тел, составляющих цепь, уменьшается, и таким образом поддерживается ток в цепи. Гальванический элемент является химическим источником тока, так как в нем происходит прямое преобразование химической энергии в электрическую.

На рисунке 118 приведено устройство наиболее широко распространенного марганцево-цинкового сухого элемента. В цинковый корпус 1, выполняющий роль отрицательного электрода, помещен угольный стержень 2, являющийся положительным электродом батареи. Свободное пространство 3 между электродами заполнено вязким раствором щелочи или раствором хлорида аммония.

Перечислим наиболее распространенные источники тока.
Гальванические элементы (1—2 В) и аккумуляторы (2—20 В) расходуют химическую энергию веществ, способных взаимодействовать с растворами кислот, щелочей, солей.

Для промышленного производства электроэнергии используются мощные генераторы (динамо-машины), дающие напряжение до 15 кВ за счет использования механической энергии, производимой турбинами (рис. 119), двигателями внутреннего сгорания и т. д.

В последнее время широкое распространение получили так называемые альтернативные источники электроэнергии. К ним относятся термоэлементы, использующие энергию теплового движения заряженных частиц, а также фотоэлементы, создающие ток за счет энергии электромагнитного излучения (рис. 120).

Закон ома все формулы

Главная » Разное » Закон ома все формулы

Закон Ома — формулировка простыми словами, определение

Сопротивление

Представьте, что есть труба, в которую затолкали камни. Вода, которая протекает по этой трубе, станет течь медленнее, потому что у нее появилось сопротивление. Точно также будет происходить с электрическим током.

Сопротивление — физическая величина, которая показывает способность проводника пропускать электрический ток. Чем выше сопротивление, тем ниже эта способность.

Теперь сделаем «каменный участок» длиннее, то есть добавим еще камней. Воде будет еще сложнее течь.

Сделаем трубу шире, оставив количество камней тем же — воде полегчает, поток увеличится.

Теперь заменим шероховатые камни, которые мы набрали на стройке, на гладкие камушки из моря. Через них проходить тоже легче, а значит сопротивление уменьшается.

Электрический ток реагирует на эти параметры аналогичным образом: при удлинении проводника сопротивление увеличивается, при увеличении поперечного сечения (ширины) проводника сопротивление уменьшается, а если заменить материал — изменится в зависимости от материала.

Эту закономерность можно описать следующей формулой:

Сопротивление R = ρ · l/S R — сопротивление [Ом] l — длина проводника [м] S — площадь поперечного сечения [мм2] ρ — удельное сопротивление [Ом · мм2/м]

Единица измерения сопротивления — ом. Названа в честь физика Георга Ома.

Будьте внимательны!

Площадь поперечного сечения проводника и удельное сопротивление содержат в своих единицах измерения мм². В таблице удельное сопротивление всегда дается в такой размерности, да и тонкий проводник проще измерять в мм². При умножении мм² сокращаются и мы получаем величину в СИ.

Но это не отменяет того, что каждую задачу нужно проверять на то, что там мм² в обеих величинах! Если это не так, то нужно свести не соответствующую величину к мм².

Знайте!

СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевод всех величин в метры, килограммы, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение составляет килограмм с приставкой «кило».

Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, которая показывает способность материала пропускать электрический ток. Это табличная величина, она зависит только от материала.

Таблица удельных сопротивлений различных материалов

Материал	Удельное сопротивление ρ, Ом · мм2/м
Алюминий	0,028
Бронза	0,095–0,1
Висмут	1,2
Вольфрам	0,05
Железо	0,1
Золото	0,023
Иридий	0,0474
Константан (сплав NiCu + Mn)	0,5
Латунь	0,025–0,108
Магний	0,045
Манганин (сплав меди марганца и никеля — приборный)	0,43–0,51
Медь	0,0175
Молибден	0,059
Нейзильбер (сплав меди, цинка и никеля)	0,2
Натрий	0,047
Никелин (сплав меди и никеля)	0,42
Никель	0,087
Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца)	1,05–1,4
Олово	0,12
Платина	0,107
Ртуть	0,94
Свинец	0,22
Серебро	0,015
Сталь	0,103–0,137
Титан	0,6
Хромаль	1,3–1,5
Цинк	0,054
Чугун	0,5–1,0

Резистор

Все реальные проводники имеют сопротивление, но его стараются сделать незначительным. В задачах вообще используют словосочетание «идеальный проводник», а значит лишают его сопротивления.

Из-за того, что проводник у нас «кругом-бегом-такой-идеальный», чаще всего за сопротивление в цепи отвечает резистор. Это устройство, которое нагружает цепь сопротивлением.

Вот так резистор изображается на схемах:

В школьном курсе физики используют европейское обозначение, поэтому запоминаем только его. Американское обозначение можно встретить, например, в программе Micro-Cap, в которой инженеры моделируют схемы.

Вот так резистор выглядит в естественной среде обитания:

Полосочки на нем показывают его сопротивление.

На сайте компании Ekits, которая занимается продажей электронных модулей, можно выбрать цвет резистора и узнать значение его сопротивления:

Источник: сайт компании Ekits

О том, зачем дополнительно нагружать сопротивлением цепь, мы поговорим в этой же статье чуть позже.

Реостат

Есть такие выключатели, которые крутишь, а они делают свет ярче-тусклее. В такой выключатель спрятан резистор с переменным сопротивлением — реостат.

Стрелка сверху — это ползунок. По сути, он отсекает ту часть резистора, которая находится от него справа. То есть, если мы двигаем ползунок вправо — мы увеличиваем длину резистора, а значит и сопротивление. И наоборот — двигаем влево и уменьшаем.

По формуле сопротивления это очень хорошо видно, так как длина проводника находится в числителе:

Сопротивление R = ρ · l/S R — сопротивление [Ом] l — длина проводника [м] S — площадь поперечного сечения [мм2] ρ — удельное сопротивление [Ом · мм2/м]

Закон Ома для участка цепи

С камушками в трубе все понятно, но не только же от них зависит сила, с которой поток воды идет по трубе — от насоса, которым мы эту воду качаем, тоже зависит. Чем сильнее качаем, тем больше течение. В электрической цепи функцию насоса выполняет источник тока.

Например, источником может быть гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. В результате этих реакций выделяется энергия, которая потом передается электрической цепи.

У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения, по сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «−».

У нас уже есть две величины, от которых зависит электрический ток в цепи — напряжение и сопротивление. Кажется, пора объединять их в закон.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Математически его можно описать вот так:

Закон Ома для участка цепи I = U/R I — сила тока [A] U — напряжение [В] R — сопротивление [Ом]

Напряжение измеряется в Вольтах и показывает разницу между двумя точками цепи: от этой разницы зависит, насколько сильно будет течь ток — чем больше разница, тем выше напряжение и ток будет течь сильнее.

Сила тока измеряется в амперах, а подробнее о ней вы можете прочитать в нашей статье. 😇

Давайте решим несколько задач на закон Ома для участка цепи.

Задача раз

Найти силу тока в лампочке накаливания торшера, если его включили в сеть напряжением 220 В, а сопротивление нити накаливания равно 880 Ом.

Решение:

Возьмем закон Ома для участка цепи:

I = U/R

Подставим значения:

I = 220/880 = 0,25 А

Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, равна 0,25 А

Давайте усложним задачу. И найдем силу тока, зная все параметры для вычисления сопротивления и напряжение.

Задача два

Найти силу тока в лампочке накаливания, если торшер включили в сеть напряжением 220 В, а длина нити накаливания равна 0,5 м, площадь поперечного сечения 0,01 мм², а удельное сопротивление нити равно 1,05 Ом · мм²/м.

Решение:

Сначала найдем сопротивление проводника.

R = ρ · l/S

Площадь дана в мм², а удельное сопротивления тоже содержит мм² в размерности.

Это значит, что все величины уже даны в СИ и перевод не требуется:

R = 1,05 · 0,5/0,01 = 52,5 Ом

Теперь возьмем закон Ома для участка цепи:

I = U/R

Подставим значения:

I = 220/52,5 ≃ 4,2 А

Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, приблизительно равна 4,2 А

А теперь совсем усложним! Определим материал, из которого изготовлена нить накаливания.

Задача три

Из какого материала изготовлена нить накаливания лампочки, если настольная лампа включена в сеть напряжением 220 В, длина нити равна 0,5 м, площадь ее поперечного сечения равна 0,01 мм², а сила тока в цепи — 8,8 А

Решение:

Возьмем закон Ома для участка цепи и выразим из него сопротивление:

I = U/R

R = U/I

Подставим значения и найдем сопротивление нити:

R = 220/8,8 = 25 Ом

Теперь возьмем формулу сопротивления и выразим из нее удельное сопротивление материала:

R = ρ · l/S

ρ = RS/l

Подставим значения и получим:

ρ = 25 · 0,01/0,5 = 0,5 Ом · мм²/м

Обратимся к таблице удельных сопротивлений материалов, чтобы выяснить, из какого материала сделана эта нить накаливания.

Ответ: нить накаливания сделана из константана.

Закон Ома для полной цепи

Мы разобрались с законом Ома для участка цепи. А теперь давайте узнаем, что происходит, если цепь полная: у нее есть источник, проводники, резисторы и другие элементы.

В таком случае вводится закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Так, стоп. Слишком много незнакомых слов — разбираемся по порядку.

Что такое ЭДС и откуда она берется

ЭДС расшифровывается, как электродвижущая сила. Обозначается греческой буквой ε и измеряется, как и напряжение, в Вольтах.

ЭДС — это сила, которая движет заряженные частицы в цепи. Она берется из источника тока. Например, из батарейки.

Химическая реакция внутри гальванического элемента (это синоним батарейки) происходит с выделением энергии в электрическую цепь. Именно эта энергия заставляет частицы двигаться по проводнику.

Зачастую напряжение и ЭДС приравнивают и говорят, что это одно и то же. Формально, это не так, но при решении задач чаще всего и правда нет разницы, так как эти величины обе измеряются в Вольтах и определяют очень похожие по сути своей процессы.

В виде формулы Закон Ома для полной цепи будет выглядеть следующим образом:

Закон Ома для полной цепи I — сила тока [A] ε — ЭДС [В] R — сопротивление нагрузки [Ом] r — внутреннее сопротивление источника [Ом]

Любой источник не идеален. В задачах это возможно («источник считать идеальным», вот эти вот фразочки), но в реальной жизни — точно нет. В связи с этим у источника есть внутреннее сопротивление, которое мешает протеканию тока.

Решим задачу на полную цепь.

Задачка

Найти силу тока в полной цепи, состоящей из одного резистора сопротивлением 3 Ом и источником с ЭДС равной 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом

Решение:

Возьмем закон Ома для полной цепи:

Подставим значения:

A

Ответ: сила тока в цепи равна 1 А.

Когда «сопротивление бесполезно»

Электрический ток — умный и хитрый парень. Если у него есть возможность обойти резистор и пойти по идеальному проводнику без сопротивления, он это сделает. При этом с резисторами просто разных номиналов это не сработает: он не пойдет просто через меньшее сопротивление, а распределится согласно закону Ома — больше тока пойдет туда, где сопротивление меньше, и наоборот.

А вот на рисунке ниже сопротивление цепи равно нулю, потому что ток через резистор не пойдет.

Ток идет по пути наименьшего сопротивления.

Теперь давайте посмотрим на закон Ома для участка цепи еще раз.

Закон Ома для участка цепи I = U/R I — сила тока [A] U — напряжение [В] R — сопротивление [Ом]

Подставим сопротивление, равное 0. Получается, что знаменатель равен нулю, а на математике говорят, что на ноль делить нельзя. Но мы вам раскроем страшную тайну, только не говорите математикам: на ноль делить можно. Если совсем упрощать такое сложное вычисление (а именно потому что оно сложное, мы всегда говорим, что его нельзя производить), то получится бесконечность.

То есть:

I = U/0 = ∞

Такой случай называют коротким замыканием — когда величина силы тока настолько велика, что можно устремить ее к бесконечности. В таких ситуациях мы видим искру, бурю, безумие — и все ломается.

Это происходит, потому что две точки цепи имеют между собой напряжение (то есть между ними есть разница). Это как если вдоль реки неожиданно появляется водопад. Из-за этой разницы возникает искра, которую можно избежать, поставив в цепь резистор.

Именно во избежание коротких замыканий нужно дополнительное сопротивление в цепи.

Параллельное и последовательное соединение

Все это время речь шла о цепях с одним резистором. Рассмотрим, что происходит, если их больше.

| Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

Компания *

Номер телефона *

Страна * – Пожалуйста, выберите значение -United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

Формула закона Ома

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила тока в проводнике равна разности потенциалов (напряжению) между концами проводника, делённой на сопротивление проводника.

   

Здесь – сила тока, – напряжение, – сопротивление. Это равенство называют законом Ома для участка цепи.

Единица измерения силы тока – А (ампер).

Указанная формула верна для участка цепи, в котором напряжение постоянно (сила тока тоже будет постоянной). Для полной цепи формула усложняется:

   

Где – электродвижущая сила (ЭДС) источника питания, – внутреннее сопротивление источника питания, а – сопротивление всех внешних элементов цепи. Это равенство называют законом Ома для полной цепи. Из этой формулы следует, что ЭДС источника равна сумме падений напряжения в самом источнике и во внешней цепи.

Примеры решения задач по теме «Закон Ома»

ПРИМЕР 1

Задание	Найти силу тока, если напряжение на участке цепи с сопротивление 5 кОм равно 100 В.
Решение	Напомним, что 5 кОм = 5 000 Ом. Подставим численные значения в формулу:
Ответ	Сила тока в цепи равна 0,02 ампера.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Закон Ома для участка цепи. Определение, формула расчета, калькулятор

В 1827 году  Георг Ом  опубликовал свои исследования, которые составляют основу формулы, используемую и по сей день. Ом выполнил большую серию экспериментов, которые показали связь между приложенным напряжением и током, протекающим через проводник.

Этот закон является эмпирическим, то есть основанный на опыте. Обозначение «Ом» принято в качестве официальной единицы СИ для электрического сопротивления.

 

Закон Ома для участка цепи гласит, что электрический ток в проводнике прямо пропорционален разности потенциалов в нем и обратно пропорционален его сопротивлению.  Принимая во внимание, что сопротивление проводника (не путать с удельным сопротивлением) величина постоянная, можно оформить это следующей формулой:

где

• I — тока в амперах (А)
• V — напряжение в вольтах (В)
• R — сопротивления в омах (Ом)

Для наглядности: резистор имеющий сопротивление 1 Ом, через который протекает ток силой в 1 А на своих выводах имеет разность потенциалов (напряжение) в  1 В.

Немецкий физик Кирхгоф (известен своими правилами Кирхгофа) сделал обобщение, которое больше используется в физике:

Набор для Arduino

Cтартовый набор Keyestudio Super с платой V4.0 для Arduino…

где

• σ – проводимость материала
• J — плотность тока
• Е — электрическое поле.

Закон Ома и резистор

Резисторы являются пассивными элементами, которые оказывают сопротивление потоку электрического тока в цепи. Резистор, который функционирует в соответствии с законом Ома, называется омическим сопротивлением.  Когда ток проходит через такой резистор, то падение напряжения на его выводах пропорционально величине сопротивления.

Формула Ома остается справедливой и для цепей с переменным напряжением и током. Для конденсаторов и катушек индуктивности закон Ома не подходит, так как их ВАХ (вольт-амперная характеристика) по сути, не является линейной.

Формула Ома действует так же для схем с несколькими резисторами, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или иметь смешанное соединение. Группы резисторов, соединенные последовательно или параллельно могут быть упрощены в виде эквивалентного сопротивления.

В статьях о параллельном и последовательно соединении более подробно описано как это сделать.

Немецкий физик Георг Симон Ом опубликовал в 1827 свою полную теорию электричества под названием «теория гальванической цепи». Он нашел, что падение напряжения на участке цепи является результатом работы тока, протекающего через сопротивление этого участка цепи.  Это легло в основу закона, который мы используем сегодня. Закон является одним из основных уравнений для резисторов. 

Закон Ома — формула

Формула закона Ома может быть использована, когда известно две из трех переменных. Соотношение между сопротивлением, током и напряжением может быть записано по-разному. Для усвоения и запоминания может быть полезен «треугольник Ома».

или

или

  Ниже приведены два примера использования такого треугольного калькулятора.

Имеем резистор сопротивлением в 1 Ом в цепи с падением напряжения от 100В до 10В на своих выводах. Какой ток протекает через этот резистор? Треугольник напоминает нам, что:
Имеем резистор сопротивлением в 10 Ом через который протекает ток в 2 Ампера при напряжении 120В. Какое будет падение напряжения на этом резисторе? Использование треугольника показывает нам, что:Таким образом, напряжение на выводе будет 120-20 = 100 В.

Закон Ома — мощность

Когда через резистор протекает электрический ток, он рассеивает определенную часть мощности в виде тепла.

Мощность является функцией протекающего тока I (А) и приложенного напряжения V (В):

где

• Р — мощность в ваттах (В)

В сочетании с законом Ома для участка цепи, формулу можно преобразовать в следующий вид:

или

Идеальный резистор рассеивает всю энергию и не сохраняет электрическую или магнитную энергию. Каждый резистор имеет предел мощности, которая может быть рассеяна, не оказывая повреждение резистору. Это мощность называется номинальной. 

Окружающие условия могут снизить или повысить это значение. Например, если окружающий воздух горячий, то способность рассеять излишнее тепло у резистора снижается, и на оборот, при низкой температуре окружающего воздух рассеиваемая способность резистора возрастает.

На практике, резисторы редко имеют обозначение номинальной мощности.  Тем не менее, большинство из резисторов рассчитаны на 1/4 или 1/8 Вт.

Ниже приведена круговая диаграмма, которая поможет вам быстро определить связь между мощностью, силой тока, напряжением и сопротивлением. Для каждого из четырех параметров показано, как вычислить свое значение.

Закон Ома — калькулятор

Данный онлайн калькулятор закона Ома позволяет определить взаимосвязь между силой тока, электрическим напряжением, сопротивлением проводника и мощностью. Для расчета введите любые два параметра и нажмите кнопку расчет:

Для закрепления понимания работы закона Ома, приведем несколько задач для самостоятельного решения.

Основные электрические законы. Базовые формулы и расчеты

В предыдущей статье мы познакомились с основными электрическими понятиями, такими как электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность. Настал черед основных электрических законов, так сказать, базиса, без знания и понимания которых невозможно изучение и понимание электронных схем и устройств.

Закон Ома

Электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность, безусловно, между собой связаны. А взаимосвязь между ними описывается, без сомнения, самым главным электрическим законом – законом Ома. В упрощенном виде этот закон называется: закон Ома для участка цепи. И звучит этот закон следующем образом:

«Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».

Для практического применения формулу закона Ома можно представить в виде вот такого треугольника, который помимо основного представления формулы, поможет определить и остальные величины.

Работает треугольник следующим образом. Чтобы вычислить одну из величин, достаточно закрыть ее пальцем. Например:

В предыдущей статье мы проводили аналогию между электричеством и водой, и выявили взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Также хорошей интерпретацией закона Ома может послужить следующий рисунок, наглядно отображающий сущность закона:

На нем мы видим, что человечек «Вольт» (напряжение) проталкивает человечка «Ампера» (ток) через проводник, который стягивает человечек «Ом» (сопротивление). Вот и получается, что чем сильнее сопротивление сжимает проводник, тем тяжелее току через него проходить («сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи» – или чем больше сопротивление, тем хуже приходится току и тем он меньше). Но напряжение не спит и толкает ток изо всех сил (чем выше напряжение, тем больше ток или – «сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению»).

Когда фонарик начинает слабо светить, мы говорим – «разрядилась батарейка». Что с ней произошло, что значит разрядилась? А значит это, что напряжение батарейки снизилось и оно больше не в состоянии «помогать» току преодолевать сопротивление цепей фонарика и лампочки. Вот и получается, что чем больше напряжение – тем больше ток.

Последовательное подключение – последовательная цепь

При последовательном подключении потребителей, например обычных лампочек, сила тока в каждом потребителе одинаковая, а вот напряжение будет отличаться. На каждом из потребителей напряжение будет падать (снижаться).

А закон Ома в последовательной цепи будет иметь вид:

При последовательном соединении сопротивления потребителей складываются. Формула для расчета общего сопротивления:

Параллельное подключение – параллельная цепь

При параллельном подключении, к каждому потребителю прикладывается одинаковое напряжение, а вот ток через каждый из потребителей, в случае, если их сопротивление отличается – будет отличаться.

Закон Ома для параллельной цепи, состоящей из трех потребителей, будет иметь вид:

При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда будет меньше значения самого маленького отдельного сопротивления. Или еще говорят, что «сопротивление будет меньше наименьшего».

Общее сопротивление цепи, состоящей из двух потребителей, при параллельном соединении:

Общее сопротивление цепи, состоящей из трех потребителей, при параллельном соединении:

Для большего числа потребителей расчет производится исходя из того, что при параллельном соединении проводимость (величина обратная сопротивлению) рассчитывается как сумма проводимостей каждого потребителя.

Электрическая мощность

Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Рассчитывается мощность по следующей формуле:

Таким образом зная, напряжение источника и измерив потребляемый ток, мы можем определить мощность потребляемую электроприбором. И наоборот, зная мощность электроприбора и напряжение сети, можем определить величину потребляемого тока. Такие вычисления порой необходимы. Например, для защиты электроприборов используются предохранители или автоматические выключатели. Чтобы правильно подобрать средство защиты нужно знать потребляемый ток. Предохранители, применяемые в бытовой технике, как правило подлежат ремонту и для их восстановления достаточно подобрать и заменить проволоку.

Применив закон Ома, можно рассчитать мощность и по другой формуле:

При расчетах надо учитывать, что часть потребляемой электроэнергии расходуется на нагрев и преобразуется в тепло. При работе греются не только электрообогреватели, но и телевизоры, и компьютеры и другая бытовая техника.

И в завершение, в качестве бонуса, вот такая шпаргалка, которая поможет определить любой из основных электрических параметров, по уже известным.

формулировка простыми словами, формула для первого, второго и третьего

Есть такие формулы и законы, которые люди узнают еще в школе, а помнят всю жизнь. Обычно это несложные уравнения, состоящие из двух-трех физических величин и объясняющие какие-то фундаментальные вещи в науке, основу основ. Закон Ома как раз такая штука.

Закон Ома: кто придумал, определение

Закон Ома — это основной закон электродинамики, который выводит взаимосвязь между ключевыми понятиями электрической цепи: силой тока, напряжением и сопротивлением.

Данную взаимозависимость выявил немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году. Несмотря на то, что этот закон является истинным законом природы, точность которого была многократно проверена и доказана позже, публикация работы Ома в 1827 году прошла незамеченной для научной общественности. И лишь в 1830-х гг., когда французский физик Пулье пришел к тем же самым выводам, что и Ом, работа немецкого ученого была оценена по достоинству.

Установление закономерностей между основными параметрами электроцепи имеет огромное значение для науки. Ведь оно позволило количественно измерить свойства электрического тока.

Источник: rusenergetics.ru

Формулировки и основные формулы

Закон Георга Ома формулируется так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению в проводнике и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника.

Пояснения к закону:

1. Чем выше напряжение в проводнике, тем выше будет и сила тока в этом проводнике.
2. Чем выше сопротивление проводника, тем меньше будет сила тока в нем.

Обозначение основных параметров, характеризующих электроцепь, известны всем с уроков физики в школе:

• I — сила электротока;
• U — напряжение;
• R — сопротивление.

Объяснение закона Ома в классической теории

Формула закона, известная всем со школьных лет, выглядит так:

\(I=\frac UR\)

Из нее легко выводятся формулы для определения \(U\):

\(U\;=I\times R\)

и для определения \(R\):

\(R=\frac UI\)

Единицами измерения силы тока являются амперы, напряжения — вольты, сопротивление измеряется в омах.

Данный закон верен для линейного участка цепи, на котором зафиксировано стабильное сопротивление.

Источник: dzgo.ru

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Замкнутой или полной называется такая электрическая цепь, по которой проходит электроток.

Описание формулы этого закона для полной цепи выглядит так:

\(I=\frac\epsilon{R+r}\)

где \(\epsilon\) — это электродвижущая сила или напряжение источника питания, которое не зависит от внешней цепи;

\(R\) — сопротивление внешней цепи;

\(r\) — внутреннее сопротивление источника.

Источник: multiurok.ru

Использование закона Ома при параллельном и последовательном соединении

При последовательном соединении элементы цепи подключаются друг за другом последовательно. Так как такая электрическая цепь является неразветвленной, сила тока на каждом ее участке будет одинаковая. Пример последовательного соединения — лампочки в новогодней гирлянде.

При последовательном соединении элементов основные параметры электроцепи рассчитываются следующим образом:

• Сила тока по формуле: 

\(I=I_1=I_2=I_3\)

Где \(I\) — общая сила тока в электроцепи, \(I_1\) — сила тока первого участка, \(I_2\) — сила тока второго участка, \(I_3\) — сила тока третьего участка.

• Напряжение по формуле:

\(U=U_1+U_2+U_3\)

Где \(U\) — общее напряжение, \(U_1\) — напряжение первого участка, \(U_2\) — напряжение второго участка, \(U_3\) — напряжение третьего участка.

•  Сопротивление согласно формуле:

\(R=R_1+R_2+R_3\)

Где \(R\) — общее сопротивление в цепи, \(R_1\) — сопротивление первого участка, \(R_2\) — сопротивление второго участка, \(R_3\) — сопротивление третьего участка.

Подключая элементы в цепь параллельно, получают разветвленную электрическую цепь. Примером такого соединения является стандартная разводка электричества по квартире, когда в комнате одновременно можно включить несколько предметов бытовой техники и верхнее освещение.

При параллельном соединении элементов основные параметры электроцепи рассчитываются следующим образом:

\(I=I_1+I_2+I_3\)

Где \(I\) — общая сила тока в электроцепи, \(I_1, I_2, I_3\) — сила тока первого, второго и третьего участков соответственно.

\(U=U_1=U_2+U_3\)

Где \(U\) — общее напряжение, \(U_1, U_2, U_3\) — напряжение первого, второго и третьего участков соответственно.

• Сопротивление:

\(R=\frac{R_1\times R_2\times R_3}{R_1+R_2+R_3}\)

Где \(R\) — общее сопротивление в цепи, \(R_1, R_2, R_3\) — сопротивление первого, второго и третьего участков соответственно.

Закон Ома для переменного и постоянного тока

Для цепи постоянного тока правильными будут уже озвученные нами взаимосвязи основных параметров электроцепи:

Источник: en.ppt-online.org

При подключении к электроцепи источника переменного тока, сила электротока в цепи будет определяться по формуле:

\(I=\frac UZ\)

где \(Z\) — полное сопротивление или импеданс, который состоит из активной \((R)\) и реактивных составляющих (\(X_C\) — сопротивление емкости и \(X_L\) — сопротивление индуктивности).

Реактивное сопротивление цепи зависит:

• от значений реактивных элементов, 
• от частоты электротока;
• от формы тока в цепи. 

 

Источник: fizikaotfizika.ru

Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи

Закон Ома для однородного участка электроцепи представляет собой классическое выражение зависимости силы от напряжения и сопротивления:

\(I=\frac UR\)

В этом случае основной характеристикой проводника является сопротивление. От внешнего вида проводника зависит, как выглядит его кристаллическая решетка и какое количество атомов примесей содержит. От проводника зависит поведение электронов, которые могут ускоряться или замедляться.

Поэтому \(R\) зависит от вида проводника, точнее, от его сечения, длины и материала и определяется по формуле:

\(R=p\times\left(\frac lS\right)\)

где \(p\) — удельное сопротивление, \( l\) — это длина проводника, а \(S\) — площадь его сечения.

Под неоднородным участком цепи постоянного тока подразумевается такой промежуток цепи, на который помимо электрических зарядов воздействуют другие силы.

Источник: grabachapter.com

Как можно было убедиться, закон, открытый Георгом Омом, прост только на первый взгляд. Разобраться во всех тонкостях самостоятельно под силу далеко не каждому. Если столкнулись с трудностями в учебе и сложными для понимания темами, обращайтесь за помощью к образовательному ресурсу Феникс. Хелп. Квалифицированные эксперты помогут сдать в срок самую сложную работу.

Электрический ток – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

К оглавлению…

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I₁ до значения I₂, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R₀ – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

 

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

К оглавлению…

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R_B. Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R_A. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

 

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

К оглавлению…

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

 

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

К оглавлению…

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

 

Энергобаланс замкнутой цепи

К оглавлению…

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

 

Электролиз

К оглавлению. ..

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Электрический ток в газах и в вакууме

К оглавлению…

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов.  Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов – электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов.

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием – ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов – электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это формула, выражающая математическое соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Закон Ома — это формула, которая выражает математическую зависимость между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Для студентов-электронщиков закон Ома (U = IR) так же важен, как уравнение относительности Эйнштейна (E = mc²) для физиков.

U = I x R

В развернутом виде это означает напряжение = ток x сопротивление , т.е. вольт = ампер x ом , т.е. В = A x Ом .

Этот закон, открытый немецким физиком Георгом Омом (1789-1854), описывает основные величины цепей:

Размер	Символ в законе Ома	Единица измерения	Единица измерения (аббревиатура ) В Circuits	Для любопытных:
напряжение		U	U	Вольт (V)	Вольт (V)	Вольт, что триггеры поток электронов	U = электромологическая сила (ранее использованный срок)
Текущий	I	I	Ampere (A)	Электронный расход	I = Текущий
Сопротивление		R	Ом (Ω)	Ом (Ω)	ОМС	ω = Греческая омега

Если известны два из этих значений, техники могут преобразовать закон Ома для вычисления третьего. Достаточно изменить пирамиду следующим образом:

Если нам известны напряжение (U) и ток (I), и мы хотим знать сопротивление (R), мы строим R из пирамиды и вычисляем полученную формулу ( см. первую пирамиду слева вверху).

Совет: Поскольку вы не можете измерить сопротивление цепи во время ее работы, закон Ома очень полезен, когда вам нужно его рассчитать. Вместо того, чтобы отключать цепь для измерения сопротивления, технический специалист может рассчитать R из приведенного выше преобразования закона Ома.

Если мы уже знаем напряжение (U) и сопротивление (R), но хотим узнать ток (I), мы наносим I из пирамиды и вычисляем два других символа (см. среднюю пирамиду выше).

А если мы знаем ток (I) и сопротивление (R), но хотим знать напряжение (U), то умножаем нижние половинки пирамиды на себя (см. первую пирамиду справа).

Попробуйте некоторые примеры расчетов на основе простой последовательной цепи только с одним источником напряжения (батарея) и сопротивлением (лампочка). В каждом из примеров известны два значения. Вычислите третью часть закона Ома.

Пример 1: напряжение (U) и сопротивление (R) известны.

Какой ток в цепи?

I = U / R = 12 В / 6 Ом = 2 А

Пример 2: напряжение (U) и ток (I) известны.

Каково сопротивление лампы?

R = U / I = 24 В / 6 A = 4 Ом

Пример 3: ток (I) и сопротивление (R) известны. Сколько напряжение?

Какое напряжение в цепи?

U = I x R = (5 А) (8 Ом) = 40 В

Когда Ом опубликовал свою формулу в 1827 году., его основной вывод заключался в том, что величина электрического тока, протекающего через проводник, составляет и прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению. Другими словами, один вольт напряжения требуется для того, чтобы ток в один ампер проходил через сопротивление в один ом.

Что можно проверить с помощью закона Ома?

Закон Ома можно использовать для проверки статических значений компонентов схемы, уровней тока, источников напряжения и падений напряжения. Например, если измерительный прибор обнаруживает более высокий ток, чем обычно, это может быть уменьшение сопротивления или увеличение напряжения, что приводит к высокому напряжению в этой точке цепи.Это может указывать на проблемы с питанием или цепью.

Если измеренный ток в цепях постоянного тока ниже обычного, возможно падение напряжения или увеличение сопротивления цепи. Причинами повышенного сопротивления могут быть нестабильные или ослабленные соединения, коррозия и/или поврежденные компоненты.

Потребители в цепи потребляют электроэнергию. Приемниками могут быть любые элементы: мелкие электроприборы, компьютеры, предметы быта или большой двигатель.Большинство этих элементов (приемников) имеют паспортную табличку или информационную наклейку. Эти паспортные таблички содержат маркировку безопасности и множество справочных параметров.

Технические специалисты могут прочитать стандартные значения напряжения и силы тока на заводской табличке компонента. Если в ходе измерений технические специалисты обнаружат, что на их цифровом мультиметре или токоизмерительных клещах не отображаются обычные значения, они могут использовать закон Ома, чтобы определить, какая часть цепи выходит из строя и в чем может быть проблема.

Базовое знание цепей

Цепи, как и вся материя, состоят из атомов. Атомы состоят из субатомных частиц:

• протонов (положительно заряженных),
• нейтронов (без заряда),
• электронов (отрицательно заряженных).

Атомы в полной мере сохраняют силы притяжения между ядром атома и электронами на его внешних оболочках. Под действием напряжения атомы в цепи начинают перестраиваться, и их частицы создают потенциал притяжения, называемый разностью потенциалов.Свободные электроны притягиваются протонами и их движение создает поток электронов (ток). Любой материал в цепи, препятствующий этому потоку, считается сопротивлением.

Источник: Digital Multimeter Principles, Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Связанные статьи

.

Закон Ома

Закон Ома описывает ситуацию простейшего случая зависимость между напряжением, приложенным к проводнику (сопротивлению), и током ток через этот проводник.

Формулировка закона Ома

Коэффициент силы тока, протекающего через проводник для питья между его одеял является постоянным.

Возвышение по закону Ома – Пост 1

I – интенсивность сила тока (в системе СИ в амперах – А)
U – напряжение между концами проводника (в системе СИ в вольтах – В)

Ра к Закону Ома – Пост 2

В противном случае закон Ома также можно сформулировать в условное обозначение:

I ~ U (I пропорциональна U)

Ток, протекающий через проводник, пропорциональна приложенному напряжению.

Вольтовая характеристика заполняющего проводника Закон Ома

Вольтовая характеристика заполняющего проводника Закон Ома – прямая.

Интерпретация закона Ома

Закон Ома говорит нам, что интенсивность потока через токопровод точно «передаёт» после изменения напряжения. Когда напряжение увеличивается вдвое, то поток, вызванный этим напряжением ток будет в два раза выше при увеличении напряжения 5 раз, сила этого тока должна возрасти в 5 раз по отношению к к начальному значению.

Другими словами:

Ток, являющийся следствием приложенного напряжения, ведет себя пропорционально своей причине.

Некоторый материал удовлетворяет закону Ома – в основном металлами и керамикой. Однако есть много веществ, которым законы Ома не удовлетворяют, т. е. интенсивность течения они вызывают изменение тока непропорционально напряжению.

Когда выполняется закон Ома?

Закон Ома является законом материи (не универсальным), что означает, что e Работает только для определенных материалов – веществ.Кроме того этот закон сушится только при определенных напряжениях и при определенных напряжениях внешние условия (например, температура должна быть постоянной).

Закон Ома в значительной степени выполняется металлами и материалами керамический. Однако есть много веществ, для которых законы Ома не подчиняются. то есть сила тока, проходящего через них, изменяется некоторым образом непропорционально напряжению. Кроме того, закон Ома был применим существенно зависит от диапазона напряжения – например. в типичных ситуациях с малышами ток напряжения пропорционален напряжению, но после передачи в диапазоне высоких напряжений пропорциональность будет нарушаться. На чертеже характеристики материалов, которые не соответствуют, представлены ниже Закон Ома.

Чертеж – пример характеристик НЕ соответствующих законодательству материалов Ом.

Материалы и не соответствующие законам Ома

К материалам, подчиняющимся закону Ома, относятся следующие проводники:

	металлы (напр.Медь, Золото, Серебро, Железо)
	Некоторые керамики
	Большинство электролитов

NO Соответствует закону Ом:

	полупроводники
	газы (хотя в определенных диапазонах напряжения они могут быть совместимы с этим закон).

.

Закон Ома

Закон Ома

Сила электрического тока, протекающего по проводнику, прямо пропорциональна величине электрического напряжения на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Интересные статьи по физике: Делитель напряжения Мост Уитстона

В приведенной выше схеме амперметр А фактически измеряет сумму тока I и тока, протекающего через вольтметр V, Однако из-за того, что внутреннее сопротивление вольтметра (по сравнению с сопротивлением R) очень велико (обычно несколько сотен кОм), ток, протекающий через вольтметр, ничтожен.

Закон Ома выражается формулой:

После преобразования этой формулы можно получить другие, эквивалентные формулы:

Закон Ома – пример упражнения

На клеммах резистора было измерено напряжение 4В. Каково его сопротивление R, если при этом известно, что через него протекает 2А?

Решение

Используя закон Ома, получаем:

R = U / I = 4V / 2A = 2 Ω

Постоянный ток
Закон Кулона
Подключение конденсатора

См.

статьи, которые могут вас заинтересовать

Добавить комментарий3: 9000 на статье.

Комментарии пользователей (5)

2012-08-23 16:36:54 Йорг писал(а):
Очень полезная статья.Спустя десятилетия после выпуска некоторые вещи забываются. Особенно, если вы механик, а не электрик.Спасибо за статью.

---

10.10.2012 17:26:38 Anonymous писал(а):
Это все шаблоны трансформировались?

---

2012-11-22 08:35:13 DAwid123 писал(а):
Так же было бы полезно отметить буквы в формуле

---

2013-01-02 17:36:27 gugus писал(а) :
полезно

---

2013-03-17 20:52:47 marek писал(а):
здравствуйте помогите пожалуйста выбрать пусковую катушку для 2.2кВт 3-х фазного двигателя чтоб МГ работал на 220Вт пока все катушки взрываются из игры спасибо

---

.

Схемы электрического тока

Модели электрического тока

ЭДС (электродвижущая сила элемента)

– характеризует элемент с точки зрения способности совершать работу по перемещению заряда

Источник SEM представляет собой устройство, в котором неэлектрическая энергия может непрерывно преобразовываться в электрическую.

Интенсивность электрического тока

есть отношение электрического заряда, протекающего через поперечное сечение проводника, ко времени, за которое этот заряд прошел.

Закон Ома

сила тока (I), протекающего по проводнику, прямо пропорциональна напряжению (U), приложенному к его концам.

Электрическое сопротивление проводника

представляет собой постоянное отношение напряжения к току для этого проводника при данной температуре

Зависимость сопротивления проводника от геометрических размеров

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поверхности его поперечного сечения и зависит от типа материала проводника сделан из

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Закон Ома для всей цепи

Ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.

Измерение напряжения (вольтметр)

Измерение напряжения производится вольтметром, который подключается параллельно точкам цепи. Вольтметр должен иметь очень высокое сопротивление по отношению к сопротивлениям других элементов цепи.
Диапазон измерения вольтметра изменяется путем включения последовательно с вольтметром высоких сопротивлений.

Измерение тока (амперметр)

Измерение тока производится амперметром, включенным последовательно в цепь. Амперметр должен иметь как можно меньшее сопротивление.

Для изменения диапазона шкалы амперметра к нему параллельно подключены сопротивления, называемые шунтами.

Закон Кирхгофа I

Сумма сил токов, втекающих в узловую точку, равна сумме сил токов, вытекающих из этой точки.

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма электродвижущих сил (ЭДС) и падений напряжения в замкнутой цепи равна нулю.

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении приемников эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных приемников

Особенности подключения: через каждый резистор в соединении протекает ток одинаковой силы.Сумма падений напряжения на резисторах соединения равна напряжению, приложенному к соединению. Эта комбинация используется для увеличения сопротивления.

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении приемников обратная величина эквивалентного сопротивления равна сумме обратной величины сопротивлений отдельных приемников.

Особенности соединения: на каждом сопротивлении, входящем в соединение, одинаковое падение напряжения, равное приложенному к соединению напряжению.Сумма сил токов, протекающих через соединительные элементы, равна силе тока, протекающего в соединение. Комбинация используется для уменьшения сопротивления. Полученное сопротивление ниже наименьшего, входящего в соединение.

Вывод формулы эквивалентного сопротивления последовательного соединения

Из второго закона Кирхгофа следует

Вывод формулы для эквивалентного сопротивления параллельного соединения

Из первого закона Кирхгофа следует

Последовательное соединение источников напряжения

Отрицательный полюс первого источника соединяется с положительным полюсом второго источника, отрицательный полюс второго источника соединяется с положительным полюсом следующего источника и так далее.Результирующая электродвижущая сила этой системы представляет собой сумму электродвижущих сил отдельных источников напряжения. Внутреннее сопротивление системы представляет собой сумму индивидуальных сопротивлений источников

Параллельное соединение источников напряжения

Положительные полюса всех источников подключаются к одному выводу системы, а отрицательные полюса — к другому. Электродвижущая сила системы равна электродвижущей силе одиночного источника. Обратная величина сопротивления внутреннего соединения равна сумме обратной величины внутреннего сопротивления отдельных источников.

Работа постоянного тока

Работа постоянного тока, протекающего по проводнику, равна произведению напряжения (U), силы (I) протекающего тока и времени протекания (t)

Вывод формулы для работы постоянного тока

Работа постоянного тока, выраженная током

Работа постоянного тока, протекающего по проводнику, равна произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время протекания

Мощность постоянного тока

Мощность постоянного тока, протекающая по проводнику, равна произведению напряжения (U) и силы (I) протекающего тока

Мощность постоянного тока, выраженная через ток

Мощность постоянного тока, протекающего по проводнику, равна произведению квадрата силы этого тока (I) на сопротивление проводника (R)

Вт

Единицей мощности в СИ является ватт (Вт) или джоуль в секунду, если заменить джоуль электрическими единицами, то

т. е. ватт это мощность постоянного тока 1А (ампер) при напряжении 1В (вольт)

Киловатт-час (кВтч)

Киловатт-час (кВтч) – единица работы электрического тока, которая соответствует работе постоянного тока мощностью 1 кВт (киловатт) в течение 1 часа (часа).Один киловатт-час эквивалентен 3600 Дж (Джоулям).

Закон Джоуля

Количество тепловой энергии (Q), выделяющейся в проводнике, по которому протекает электрический ток, равно произведению напряжения на концах проводника (U), силы протекающего тока (I) и времени протекания ( т)

Эффективность электрического устройства

Мерой КПД электрических устройств является отношение полезной мощности к потребляемой (вкладываемой) мощности.

---

2008- 2012 © www.epomoce.pl

Политика конфиденциальности
Информация:

Уважаемый пользователь Интернета! Чтобы иметь возможность предоставлять вам все более качественные редакционные материалы и услуги, нам необходимо ваше согласие на адаптацию маркетингового контента к вашему поведению. Благодаря этому согласию мы можем поддерживать наши услуги.
Мы используем файлы cookie в функциональных целях, чтобы облегчить пользователям использование веб-сайта и создать анонимную статистику веб-сайта. Нам необходимо ваше согласие на их использование и сохранение в памяти устройства.
Вам должно быть не менее 16 лет, чтобы дать согласие на профилирование, файлы cookie и ремаркетинг. Отсутствие согласия никоим образом не ограничивает содержание нашего веб-сайта. Вы можете отозвать свое согласие в любое время в Политике конфиденциальности.
Мы всегда заботимся о вашей конфиденциальности. Мы не увеличиваем объем наших полномочий.

НЕТ СОГЛАСИЯ .Закон

Ом. История и модель

Закон Ома — это формула, выражающая математическую зависимость между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи. Это экспериментальный закон и в некоторых материалах (в основном в металлах) он достаточно точно выполняется для заданных условий протекания тока. Какова история этого закона? Какой узор?

Посмотрите видео: “Почему девочки лучше учатся в школе?”

1.Что такое Закон Ома?

Закон Ома провозглашает пропорциональность тока, протекающего по проводнику, напряжению между концами проводника . Он был открыт в 1825-1826 годах немецким учителем математики, впоследствии физиком, профессором Мюнхенского и Нюрнбергского технологического университетов Георгом Симоном Омом.

2. История закона Ома

В 1822 году Гемфри Дэви опубликовал результаты проведения электрического тока в металлах .В результате этих испытаний проводимость металлических проводов обратно пропорциональна их длине и прямо пропорциональна площади поперечного сечения. Этот исследователь также упорядочивал проводники по их способности проводить электричество.

Некоторое время спустя тогдашний школьный учитель математики Джордж Саймон Ом изучил зависимость электрического тока от размеров проводника и приложенного напряжения от 1825, но его работа была сложной и неясной, и поэтому не получила большого признания .

«Они не спят, потому что делают домашнее задание». Начался очередной учебный год

Полдня в школе, потом внеклассные занятия, а вечером домашняя работа. Родители выщипывают зарубки для маленького

прочитать статью

В 1826 году Ом представил результаты своих исследований в форме, аналогичной известной сегодня, утверждая, что ток, протекающий в проводнике, пропорционален приложенному напряжению .Однако прошло еще несколько лет, прежде чем научное сообщество приняло его утверждения.

Между 1845 и 1847 годами другой исследователь, Густав Кирхгоф, провел теоретический анализ течения и связал его плотность с электрическим полем внутри проводника. В 1900 г. Пауль Друде сформулировал свою модель проводимости металлов, объяснив пропорциональность тока напряжению, установленную экспериментально Омом.

Теперь известно, что многие материалы ведут себя не так, как утверждает Ом.Не соблюдается пропорциональность напряжения и тока и не всегда соблюдается закон Ома. Электронные компоненты и материалы, для которых выполняется закон Ома, называются линейными (или омическими), а те, для которых — нелинейными (или неомическими).

Закон Ома не является всеобщим законом природы , а лишь справедливым соотношением для материалов определенного класса, с ограниченным диапазоном токов и напряжений. Однако этот закон имеет большое историческое и практическое значение.Это было первое количественное математическое описание электрического тока .

«Школьные вызовы. Как грамотно поддержать ребенка во взрослении?» – Издательство «Само седно».

Моника Грегорчук, Барбара Колтысь “Школьные вызовы.Как разумно поддержать взросление ребенка?» Книга

прочитать статью

3. Формула закона Ома

Для проводников напряжение между его концами пропорционально току, протекающему по проводнику. При определенной температуре коэффициент пропорциональности постоянен и мы называем его сопротивлением проводника.

Для проводника сопротивлением R, по которому протекает ток силой I, напряжение U между его концами равно:

U = I x R

Единицей сопротивления является Ω [Ом].

Сопротивление может быть связано с геометрией проводника. Для проводника длиной l и сечением S сопротивление составит:

R = p x l / S

, где р — удельное сопротивление, зависящее от материала, из которого изготовлен проводник.

Этот закон определяет сопротивление как коэффициент отношения напряжения к току . Он зависит от температуры, и для металлов он будет расти линейно с ней. Если при определенной температуре Т0 сопротивление будет равно R0, то при температуре ΔТ оно будет:

RΔT = R0 + R0⋅α⋅ΔT

где α – температурный коэффициент сопротивления

Для полупроводниковых материалов сопротивление будет уменьшаться экспоненциально при повышении температуры.

При комнатной температуре удельное сопротивление между стеклами составляет 1,7⋅10–8 Ом·м, а стекло в 1018 раз больше.

.

Закон Ома

Закон Ома гласит, что ток электрический (I), протекающий через проводник, прямо пропорционален напряжению (U), приложенному к концам этого проводника. Этот закон справедлив только в том случае, если температура проводника остается постоянной.

Закон Ома для постоянного тока можно записать в виде:

U = RI,

где R – электрическое сопротивление проводника.

Электрическое сопротивление , являющееся коэффициентом пропорциональности в уравнении Ома , зависит только от свойств данного проводника, но не от приложенного к его концам напряжения и протекающего по нему тока.

Сопротивление проводника зависит от трех факторов, т.е. площади поперечного сечения проводника (S), его длины (l) и т.н. удельное сопротивление (ρ), которое зависит от температуры и типа материала, из которого изготовлен проводник.

Формула для сопротивления выглядит следующим образом:

Единицей электрического сопротивления является ом, который равен .

Удельное сопротивление – характеристическая величина для типа проводника, представляет собой следующую температурную функцию:

где: ρ ₀ – удельное сопротивление при 273К, α – температурный коэффициент сопротивления (постоянная величина для данного материала), T – температура.

Из последнего

.

::: В гостях ::: – Ты главный!

Дизайн – будьте в курсе

я	–	текущий
В	–	электрический заряд
У	–	электрическое напряжение
Ε	–	источник тока электродвижущей силы (SEM)
Р	–	электрооборудование
р	–	Внутреннее оборудование SEM
т	–	время
р	–	тип проводника s – проводимость материала l – длина проводника
С	–	сечение провода
Вт	–	работа с электрическим током
Р	–	электроэнергия
Т	–	температура

Увеличение тока. Количество груза Q, которое течет за время t

Увеличение интенсивности по закону Ома

Модель на базе

Надлежащая проводимость материал, можно узнать геометрические размеры и электропроводность электрическая из однородного блока данного материала:

,

где: G – электропроводность электрическая, S – площадь поперечного сечения элемента, l – длина блока.

Проводящие блоки правильная СИ в системе сименс на метр (1 См/м)

Увеличение электрического сопротивления проводника, температура которого увеличилась на _D Тл, где R ₀ сопротивление при начальной температуре, а это температурный коэффициент сопротивления

Увеличение SEM, где W — работа, выполненная источником для перемещения груза Q

Уравнение, выражающее закон Ома для замкнутой цепи

U = e-IrWzr к реальному напряжению rda

Р = Р 90 129 1 90 130 + Р 90 129 2 90 130 +… + Р _{н 90 130}

Расширение запасного сопротивления для n последовательно соединенных резисторов

Увеличение заменяющего сопротивления для n резисторов, соединенных параллельно

Вт = UIt

Р = Вт/т

П = УИ.

.

---

Смотрите также

• Вес природного газа в 1м3
• Генератор энергии своими руками
• Как самому сделать дымогенератор для холодного копчения
• Как приготовить раствор из глины для кладки печи
• Газовый котел для теплого пола
• Будерус ошибка 6 а
• Шайка это в бане
• Водонагреватель аристон ремонт
• Лампа для зеркала в ванной
• Теплый плинтус водяной своими руками
• Температура комфорта для человека в помещении

Основная формула трансформаторной ЭДС Источники питания радиоэлектронной…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про основная формула трансформаторной эдс, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое основная формула трансформаторной эдс , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.

Возьмем катушку с ферромагнитным сердечником и вынесем отдельным элементом омическое сопротивление обмотки как это показано на рисунке 1.

 
Рисунок 1. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником

При подаче переменного напряжения e_c в катушке, cогласно закону электромагнитной индукции, возникает ЭДС самоиндукции е_L.

    (1)

где ψ — потокосцепление,
    W — число витков в обмотке,
    Ф — основной магнитный поток.

Потоком рассеяния пренебрегаем. Приложенное к катушке напряжение и наведенная ЭДС уравновешиваются. По второму закону Кирхгофа для входной цепи можно записать:

е_c + е_L = i × R_обм,       (2)

где R_обм — активное сопротивление обмотки.

Поскольку е_L >> i × R_обм, то падением напряжения на омическом сопротивлении пренебрегаем, тогда е_c ≈ −e_L. Если напряжение сети гармоническое, е_с = E_mcosωt, то:

    (3)

Найдем из этой формулы магнитный поток. Для этого перенесем количество витков в обмотке в левую часть, а магнитный поток Ф в правую:

    (4)

Теперь возьмем неопределенный интеграл от правой и левой частей:

    (5)

Так как магнитопровод считаем линейным, то в цепи протекает только гармонический ток и нет постоянного магнита или постоянной составляющей магнитного потока, то постоянная интегрирования с = 0 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Тогда дробь перед синусом является амплитудой магнитного потока

    (6)

откуда выразим амплитуду входной ЭДС

E_m = Ф_m × W × ω    (7)

Его действующее значение равно

    (8)

или

    (9)

Выражение (9) называют основной формулой трансформаторной ЭДС, которая справедлива только для гармонического напряжения. При негармоническом напряжении ее видоизменяют и вводят так называемый коэффициент формы, равный отношению действующего значения к среднему:

    (10)

Найдем коэффициент формы для гармонического сигнала, при этом среднее значение находим на интервале от 0 до π/2

    (11)

Тогда коэффициент формы равен  и основная формула трансформаторной ЭДС принимает окончательный вид:

    (12)

Если сигнал является последовательностью прямоугольных импульсов одинаковой длительности (меандр), то амплитудное, действующее и среднее значения за половину периода равны между собой и его k_ф = 1. Можно найти коэффициент формы и для других сигналов. Основная формула трансформаторной ЭДС будет справедлива.

Построим векторную диаграмму катушки с ферромагнитным сердечником. При синусоидальном напряжении на зажимах катушки ее магнитный поток тоже синусоидальный и отстает по фазе от напряжения на угол π/2 как показано на рисунке 2.

 
Рисунок 2. Векторная диаграмма катушки с магнитным сердечником без потерь

В катушке без потерь намагничивающий ток — реактивный ток (I_p) совпадает по фазе с магнитным потоком Ф_m. Если в сердечнике есть потери (P_маг ≠ 0), то угол 90° − φ = α — это угол потерь на перемагничивание сердечника. Активная составляющая тока I_ахарактеризует потери в магнитопроводе.

 
Рисунок 3. Векторная диаграмма катушки с магнитным сердечником с потерями

Статью про основная формула трансформаторной эдс я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое основная формула трансформаторной эдс и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Из статьи мы узнали кратко, но емко про основная формула трансформаторной эдс

Электродвижущая сила (ЭДС): формула расчета и определение

Сейчас ЭДС и напряжение, воспринимается многими в качестве идентичных понятий, у которых, если и предусмотрены некоторые отличительные особенности, то они являются столь незначительными, что вряд ли заслуживают вашего к себе внимания.

С одной стороны, такое положение дел имеет место быть, ведь те аспекты, которые отличают между собой два этих понятия являются столь незначительными, что заметить их вряд ли удастся даже более-менее опытным пользователям. Тем не менее, таковые все же предусмотрены и говорить о том, что ЭДС и напряжение являются совершенно одинаковыми — тоже нельзя.

Что такое ЭДС: объяснение простыми словами

Под ЭДС понимается удельная работа сторонних сил по перемещению единичного заряда в контуре электрической цепи. Это понятие в электричестве предполагает множество физических толкований, относящихся к различным областям технических знаний. В электротехнике — это удельная работа сторонних сил, появляющаяся в индуктивных обмотках при наведении в них переменного поля. В химии она означает разность потенциалов, возникающее при электролизе, а также при реакциях, сопровождающихся разделением электрических зарядов.

Что такое фоторезистор.

Читать далее

Маркировка SMD транзисторов.

Читать далее

Как сделать датчик движения своими руками.

Читать далее

В физике она соответствует электродвижущей силе, создаваемой на концах электрической термопары, например. Чтобы объяснить суть ЭДС простыми словами – потребуется рассмотреть каждый из вариантов ее трактовки. Прежде чем перейти к основной части статьи отметим, что ЭДС и напряжение очень близкие по смыслу понятия, но всё же несколько отличаются. Если сказать кратко, то ЭДС — на источнике питания без нагрузки, а когда к нему подключают нагрузку — это уже напряжение. Потому что количество вольт на ИП под нагрузкой почти всегда несколько меньше, чем без неё. Это связано с наличием внутреннего сопротивления таких источников питания, как трансформаторы и гальванические элементы.

Дополнительный материал по теме: Простыми словами о преобразователях напряжения.

Электродвижущая сила (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура. Если через Eстр обозначить напряжённость поля сторонних сил, то эдс в замкнутом контуре (L) равна , где dl — элемент длины контура. Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи, т. к. работа этих сил на замкнутом пути равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — нагреванием проводников.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д. Происхождение сторонних сил может быть различным. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы и т. д. Эдс определяет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении (см. Ома закон). Измеряется эдс, как и напряжение, в вольтах.

Что такое ЭДС.

Так в чем же отличие

Для лучшего понимания, в чем состоит разница электродвижущей силы от напряжения, рассмотрим пример. Имеется источник электрической энергии бесконечной мощности, в котором отсутствует внутреннее сопротивление. В электрической цепи смонтирована нагрузка. В этом случае будет справедливо утверждение, что ЭДС и напряжение тождественно равны, т.е между этими понятиями отсутствует разница.

Однако, это идеальные условия, которые в реальной жизни не встречаются. Эти условия используют исключительно при расчетах. В реальной жизни учитывается внутреннее сопротивление источника питания. В этом случае ЭДС и напряжение имеют отличия.

На рисунке представлено, какая разница будет в значениях электродвижущей силы и напряжении в реальных условиях. Вышеприведенная формула закона Ома для полной цепи описывает все процессы. При разомкнутой цепи на клеммах батарейки будет значение 1,5 Вольта. Это значение ЭДС. Подключив нагрузку, в данном случае это лампочка, на ней будет напряжение 1 вольт.

Разница от идеального источника заключается в наличии внутреннего сопротивления источника питания. На этом сопротивлении и происходит падение напряжения. Эти процессы описывает закон Ома для полной цепи.

Если измерительный прибор на зажимах источника электроэнергии показывает значение 1,5 Вольта, это будет электродвижущая сила, но повторим, при условии отсутствия нагрузки.

Природа ЭДС

Причина возникновения ЭДС в разных источниках тока разная. По природе возникновения различают следующие типы:

• Химическая ЭДС. Возникает в батарейках и аккумуляторах вследствие химических реакций.
• Термо ЭДС. Возникает, когда находящиеся при разных температурах контакты разнородных проводников соединены.
• ЭДС индукции. Возникает в генераторе при помещении вращающегося проводника в магнитное поле. ЭДС будет наводиться в проводнике, когда проводник пересекает силовые линии постоянного магнитного поля или когда магнитное поле изменяется по величине.
• Фотоэлектрическая ЭДС. Возникновению этой ЭДС способствует явление внешнего или внутреннего фотоэффекта.
• Пьезоэлектрическая ЭДС. ЭДС возникает при растяжении или сдавливании веществ.

Будет интересно➡ Что такое плотность тока?

Электромагнитная индукция (самоиндукция)

Начнем с электромагнитной индукции. Это явление описывает закон электромагнитной индукции Фарадея. Физический смысл этого явления состоит в способности электромагнитного поля наводить ЭДС в находящемся рядом проводнике. При этом или поле должно изменяться, например, по величине и направлению векторов, или перемещаться относительно проводника, или должен двигаться проводник относительно этого поля. На концах проводника в этом случае возникает разность потенциалов.

Опыт демонстрирует появление ЭДС в катушке при воздействии изменяющегося магнитного поля постоянного магнита. Есть и другое похожее по смыслу явление — взаимоиндукция. Оно заключается в том, что изменение направления и силы тока одной катушки индуцирует ЭДС на выводах расположенной рядом катушки, широко применяется в различных областях техники, включая электрику и электронику. Оно лежит в основе работы трансформаторов, где магнитный поток одной обмотки наводит ток и напряжение во второй.

Что такое самоиндукция.

В электрике физический эффект под названием ЭДС используется при изготовлении специальных преобразователей переменного тока, обеспечивающих получение нужных значений действующих величин (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженерам удалось разработать множество электротехнических устройств: от обычной катушки индуктивности (дросселя) и вплоть до трансформатора. Понятие взаимоиндукции касается только переменного тока, при протекании которого в контуре или проводнике меняется магнитный поток.

Таблица параметров электродвижущей силы индукции.

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.

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.

ЭДС в быту и единицы измерения

Другие примеры встречаются в практической жизни любого рядового человека. Под эту категорию попадают такие привычные вещи, как малогабаритные батарейки, а также другие миниатюрные элементы питания. В этом случае рабочая ЭДС формируется за счет химических процессов, протекающих внутри источников постоянного напряжения. Когда оно возникает на клеммах (полюсах) батареи вследствие внутренних изменений – элемент полностью готов к работе. Со временем величина ЭДС несколько снижается, а внутреннее сопротивление заметно возрастает.

В результате если вы измеряете напряжение на не подключенной ни к чему пальчиковой батарейке вы видите нормальные для неё 1. 5В (или около того), но когда к батарейке подключается нагрузка, допустим, вы установили её в какой-то прибор — он не работает. Почему? Потому что если предположить, что у вольтметра внутреннее сопротивление во много раз выше, чем внутреннее сопротивлении батарейки — то вы измеряли её ЭДС. Когда батарейка начала отдавать ток в нагрузке на её выводах стало не 1.5В, а, допустим, 1.2В — прибору недостаточно ни напряжения, ни тока для нормальной работы.

Расчет ЭДС.

Как раз вот эти 0.3 В и упали на внутреннем сопротивлении гальванического элемента. Если батарейка совсем старая и её электроды разрушены, то на клеммах батареи может не быть вообще никакой электродвижущей силы или напряжения — т.е. ноль. Совсем небольшая по величине электродвижущая сила наводится и в рамках антенны приемника, которая усиливается затем специальными каскадами, и мы получаем наш телевизионный, радио и даже Wi-Fi сигнал.

Материал по теме: Выбираем цифро-аналоговый преобразователь.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

Будет интересно➡ Как устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т.е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Постоянный ток и ЭДС.

Вывод

Из вышесказанного можно сделать вывод, что основная разница между ЭДС и напряжением состоит:

1. Электродвижущая сила зависит от источника питания, а напряжение зависит от подключенной нагрузки и тока, протекающего по цепи.
2. Электродвижущая сила это физическая величина, характеризующая работу сторонних сил неэлектрического происхождения, происходящих в цепях постоянного и переменного тока.
3. Напряжение и ЭДС имеет единую единицу измерения – Вольт.
4. U -величина физическая, равная работе эффективного электрического поля, производимой при переносе единичного пробного заряда из точки А в точку В.

Таким образом, кратко, если представить U в виде столба воды, то ЭДС можно представить что это насос, поддерживающий уровень воды на постоянном уровне. Надеемся, после прочтения статьи Вам стало понятно основное отличие!

Источник



Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Иногда говорят, что ЭДС создает электрический ток в цепи. Нужно помнить об условности такого определения, так как выше мы уже установили, что причина возникновения и существования электрического тока — электрическое поле.

Источник электрической энергии производит определенную работу, перемещая электрические заряды по всей замкнутой цепи. За единицу измерения электродвижущей силы принят вольт (сокращенно вольт обозначается буквой В или V — «вэ» латинское). ЭДС источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой, цепи источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю:

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии.

В практике для измерения ЭДС используются как более крупные, так и более мелкие единицы, а именно:

• 1 киловольт (кВ, kV), равный 1000 В;
• 1 милливольт (мВ, mV), равный одной тысячной доле вольта (10-3 В),
• 1 микровольт (мкВ, μV), равный одной миллионной доле вольта (10-6 В).

Очевидно, что 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ; 1 мВ= 1000 мкВ.

В настоящее, время существует несколько видов источников электрической энергии. Впервые в качестве источника электрической энергии была использована гальваническая батарея, состоящая из нескольких цинковых и медных кружков, между которыми была проложена кожа, смоченная в подкисленной воде. В гальванической батарее химическая энергия превращалась в электрическую (подробнее об этом будет рассказано в главе XVI). Свое название гальваническая батарея получила по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737—1798), одного из основателей учения об электричестве.

Многочисленные опыты по усовершенствованию и практическому использованию гальванических батарей были проведены русским ученым Василием Владимировичем Петровым. Еще в начале прошлого века он создал самую большую в мире гальваническую батарею и использовал ее для ряда блестящих опытов. Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Полезно знать: Как рассчитать мощность электрического тока.

Другим основным источником электрической энергий, получившим широкое применение в электротехнике и радиотехнике, является генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую. У химических источников электрической энергии и у генераторов электродвижущая сила проявляется одинаково, создавая на зажимах источника разность потенциалов и поддерживая ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника электрической энергии. Один полюс источника электрической энергии имеет положительный потенциал (недостаток электронов), обозначается знаком плюс ( + ) и называется положительным полюсом.

Другой полюс имеет отрицательный потенциал (избыток электронов), обозначается знаком минус (—) и называется отрицательным полюсом. От источников электрической энергии электрическая энергия передается по проводам к ее потребителям (электрические лампы, электродвигатели, электрические дуги, электронагревательные приборы и т. д.).

Будет интересно➡ Что такое электромагнитная индукция?

Примеры решения задач

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Решение: Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов.

ЭДС определяется по формуле:

Сила тока определяется по формуле:

Сопротивление определяется по формуле:

Разность потенциалов определяется по формуле:

Правильный ответ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Часто задаваемые вопросы

Что такое электродвижущая сила?

Это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к абсолютной величине этого заряда.

Что такое электрическая цепь?

Набор устройств, которые соединены проводниками, предназначенный для протекания тока.

Как звучит закон Ома для полной цепи?

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Важная тема физики: формула ЭДС

Сила электричества ЭДС, например, представляет собой понятие, с которым большинство учащихся незнакомо. Однако оно неразрывно связано с более привычным понятием напряжения. Они понимают разницу между этими двумя понятиями и понимают, что означает ЭМП, чтобы предоставить нам инструменты, необходимые для решения многих физических и электронных проблем.

Также будет введено понятие внутреннего сопротивления батареи. ЭДС описывает напряжение батареи без учета внутреннего сопротивления, что снижает значение. Электрический потенциал, создаваемый гальваническим элементом или изменением магнитного поля, называется электродвижущей силой. ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы.

Присоединяйтесь к программе регулярных занятий Infinity Learn!

Загрузите БЕСПЛАТНО PDF-файлы, решенные вопросы, работы за предыдущий год, викторины и головоломки!

+91

Проверьте код OTP (обязательно)

класс
— Класс 6CLASS 7CLASS 8CLASS 9CLASS 10CLASS 11CLASS 12

КУРС
— CBSEIIT-JEEENEET

ШКОЛА/Колледж

SRI CHAITANYA STOODE??
НетДа

Я согласен с условиями и политикой конфиденциальности.

Преобразование энергии из одной формы в другую осуществляется с помощью генератора или батареи. Один вывод в этих устройствах заряжается положительно, а другой — отрицательно.

В результате работа над единичным электрическим зарядом характеризуется как электродвижущая сила. Электродвижущая сила используется в электромагнитном расходомере на основе закона Фарадея.

Электродвижущая сила, или ЭДС, представляет собой количество энергии, выделяемой батареей или элементом на кулон (Q) проходящего через него заряда. Когда по цепи не протекает ток, величина ЭДС равна V (разность потенциалов) на клеммах ячейки. Возможны отрицательные электродвижущие силы. Рассмотрим, где индуктор генерирует ЭДС, противодействующую входящей мощности. Затем создаваемая ЭДС интерпретируется как неблагоприятная, поскольку направление потока противоположно реальной мощности. В результате электродвижущая сила может быть отрицательной.

Обзор:

Электродвижущая сила элемента, также известная как электродвижущая сила элемента, представляет собой максимальную разность потенциалов между двумя электродами элемента. Он также известен как результирующее напряжение между окислительной и восстановительной половинами реакции. ЭДС элемента в основном используется для определения того, является ли гальванический элемент гальваническим.

Электрохимический элемент представляет собой устройство, использующее химическую реакцию для выработки электроэнергии. По сути, это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую. Для работы электрохимической ячейки требуется химическая реакция, включающая обмен электронами. Такие реакции называются окислительно-восстановительными реакциями.

Напряжение ячейки определяет его. Независимо от размера ячейки, определенный тип ячейки генерирует одинаковое напряжение. При идеальных рабочих условиях единственное, что зависит от напряжения ячейки, — это химический состав ячейки.

Обычно напряжение ячейки отклоняется от этого идеального значения из-за различных факторов, таких как разница температур, изменение концентрации и т.д. Уравнение Нернста, разработанное Вальтером Нернстом, может рассчитать значение ЭДС данной ячейки, если известен стандартный потенциал ячейки.

ЭДС рассчитывается с использованием двух основных уравнений. Основное определение – это количество джоулей энергии, получаемых каждым кулоном заряда при прохождении через ячейку.

ε=E/Q

Если мы знаем количество заряда, прошедшего через клетку, и полученную энергию.

Это самый простой метод расчета ЭДС. Вместо этого мы можем использовать определение, более похожее на закон Ома, а именно V = IR. Таким образом, формула выглядит следующим образом:

ε=I(R+r)

ε=IR+Ir ε =V+Ir

Это показывает, что мы можем рассчитать ЭДС, зная напряжение на клеммах, протекающий ток и внутреннюю сопротивление.

Разность потенциалов и ЭДС клетки

ЭДС – это количество энергии (любой формы), преобразованной в энергию (электрическую) на кулон заряда. Напротив, разность потенциалов представляет собой количество энергии (электрической), преобразованной в другие формы энергии на кулон заряда. К источникам ЭДС относятся элементы, солнечные элементы, батареи, генераторы, термопары, динамо-машины и т. д.

Разность потенциалов на клеммах в ячейке

Напряжение на клеммах — это разность потенциалов между клеммами при включении цепи. С другой стороны, ЭДС — это самая высокая разность потенциалов, которую может производить ячейка или генератор, когда через них не протекает ток. Когда напряжение на клеммах измеряется с помощью вольтметра, электродвижущая сила рассчитывается с помощью потенциометра.

Из-за падения потенциала, вызванного током, проходящим через внутреннее сопротивление элемента, напряжение на клеммах всегда ниже, чем ЭДС. Напряжение на клеммах не сохраняет постоянства, но ЭДС является характеристической константой ячейки. Конечная разность потенциалов клетки — это разность потенциалов между двумя ее электродами в замкнутой цепи.

При потреблении тока от элемента разность потенциалов на клеммах меньше ЭДС элемента (т. е. при разрядке элемента), при протекании тока внутреннее сопротивление r источника напряжения влияет на выходное напряжение.

Напряжение V на выводе устройства определяется выражением V = ЭДС Ir, где I — электрический ток, положительный при протекании от положительного вывода источника напряжения.

Разница между потенциалом ячейки и ЭДС:

Электродвижущая сила (ЭДС)	Разница потенциалов
ЭДС обозначает энергию, отдаваемую ячейкой единице заряда.	Энергия, рассеиваемая при прохождении единичного заряда через компоненты, представляет собой разность потенциалов.
Причина – э.д.с.	Эффект – разность потенциалов.
Даже когда через батарею не проходит ток, ЭДС присутствует.	В отсутствие тока разность потенциалов на проводнике равна нулю.
Никогда не меньше разности потенциалов.	Никогда не меньше ЭДС.
Передает ток как внутри, так и вне ячейки.	Разность потенциалов при передаче тока между двумя точками в ячейке.

Связь между ЭДС внутреннего сопротивления и конечной разностью потенциалов элемента:

Все источники напряжения имеют два основных компонента: внутреннее сопротивление r и источник электрической энергии с характеристикой электродвижущей силы (ЭДС). Итак, ЭДС — это разность потенциалов между источником, когда через него не протекает ток, и когда через него протекает ток. С другой стороны, внутреннее сопротивление r источника напряжения влияет на выходное напряжение, когда через него проходит ток. Из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении устройства напряжение на клеммах батареи меньше, чем электродвижущая сила (ЭДС), когда она разряжается. Если ток течет «назад» от положительного к отрицательному полюсу в батарее, напряжение на клеммах можно оценить, используя ЭДС батареи и падение напряжения на внутреннем сопротивлении.

Пусть E — ЭДС, а V — напряжение на клеммах. При нагрузке R, протекающем токе I и внутреннем сопротивлении r уравнение можно записать в виде –

I=E/R+r

Разность потенциалов между напряжениями на клеммах вычисляется следующим образом:

V=I.R

=ER/R+r

Читайте также: Важная тема физики: потенциометр

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

В чем разница между напряжением и разностью потенциалов?

Электрический потенциал V положения в электрическом поле таков, что электрическая потенциальная энергия, необходимая для помещения частицы с зарядом q в это положение, является произведением заряда частицы q и потенциала положения V(t).

Что означает, если две точки имеют разность потенциалов 1 В?

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 В, если для переноса заряда в 1 Кл из одной точки в другую необходимо совершить работу в 1 Дж.

Что означает ЭДС батареи и какова связь между ЭДС и напряжением?

Электродвижущая сила — это количество работы, выполненной при преобразовании (или преобразовании) энергии, и количество электричества, прошедшего через источник электричества или генератор. Электродвижущая сила измеряется в вольтах (ЭДС). Напряжение источника не равно ЭДС источника. Напряжение определяется как разность потенциалов между потенциалами двух электродов батареи при любых условиях. ЭДС — важная тема в физике, потому что она связана с более сложными темами и их приложениями.

Элементы ЭДС Внутреннее сопротивление

 

Похожие материалы

Узнать определение, формулу, ЭДС и примеры

Таким же образом, когда заряд перемещается из одного места в другое, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергия, которая представлена ​​через электрический потенциал как \( KE = Q\times V \). Следовательно, разность потенциалов можно описать как изменение потенциальной энергии и других форм энергии единичного заряда при его перемещении из одной точки А в В по цепи, а разность потенциалов этих двух точек можно представить как \(V_{B}-V_{A} (\Delta V) = \Delta U/q \)

В этой статье мы узнаем о разности потенциалов, формуле для расчета разности потенциалов с шагами и разнице между разностью потенциалов и ЭДС вместе с решенными примерами.

Разность потенциалов

Разность электрических потенциалов между двумя точками, которая определяется как работа, необходимая на единицу заряда для перемещения пробного заряда между двумя точками, известна как напряжение или разность электрических потенциалов.

Когда ток проходит между двумя точками P и Q в электрической цепи, мы учитываем заряд только между точками P и Q, поэтому знание точного потенциала в каждой точке не важно. Знание возможной разницы между двумя точками делает работу. В результате усилие, затрачиваемое на перенос единичного положительного заряда из одного места в другое, равно разности потенциалов между двумя точками. Этот процесс также можно наглядно понять по приведенной ниже диаграмме.

Разность потенциалов измеряется в вольтах (В), которые являются единицей разности потенциалов в системе СИ. Если работа, связанная с переносом заряда в 1 кулон из одного места в другое, составляет 1 джоуль, то говорят, что разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту.

1 вольт = 1 джоуль/1 кулон

Вольт — это единица измерения разности потенциалов, а вольтметр — это прибор, используемый для ее измерения. При подключении вольтметра к цепи убедитесь, что положительный вывод подключен к положительному выводу элемента, а отрицательный вывод подключен к отрицательному выводу элемента.

Согласно закону Ома, разность потенциалов, падающая на фиксированное сопротивление в один ом при протекании через него тока в один ампер, называется вольтом. Другими словами, один вольт равен одному амперу, умноженному на один ом, или V = I×R

Термин «вольт» дан по имени физика Алессандро Вольта, которому приписывают изобретение электрической батареи.

Формула разности потенциалов

Формула для расчета разности потенциалов:

\( \delta v\ =\frac{\delta w}{\delta q} \)

Или,

\( V=\frac{W}{Q} \)

Где,

V = Разность потенциалов между двумя точками

Вт = Работа, выполненная для перемещения заряда между этими двумя точками

Q = Заряд, который необходимо переместить против электрического поля

Разность потенциалов можно рассчитать в разных терминах. Обсудим некоторые другие формулы для вычисления разности потенциалов.

В пересчете на электрическое поле;

Так как, \( E\ =\ \frac{F}{q} \)

и, \( W\ =\ Fdx \)

\( E\ =\ -\frac{\partial V}{ \partial x} \)

Где,

E = электрическое поле

dx = длина пути

dV = разность потенциалов

Здесь отрицательный знак представляет электрический градиент

В соответствии с законом Ома,

2 \ ( V\ =\ I\ \cdot\ R \)

Где,

I = ток, протекающий через резистор

R = сопротивление

В = разность потенциалов

Шаги для нахождения разности потенциалов

В соответствии с формулами, приведенными выше, разность потенциалов можно рассчитать в два простых шага по каждой формуле:

Шаг 1. Определить работу (Вт), необходимую для перемещения заряд (Q).

Шаг 2 . Используйте формулу \( V\ =\ \frac{W}{Q}\) для расчета разности потенциалов.

Кроме того, разность потенциалов также может быть рассчитана, если электростатическая сила для заряда указана в формуле:

Шаг 1. Определить работу (Вт), используя \(W\ =\ Fd x \) и заряд.

Шаг 2. Используйте формулу \( V\ =\ \frac{W}{Q} \)или \(- \frac{d V}{dx} \) для расчета разности потенциалов.

Difference between the Potential difference and EMF

The difference between potential difference and EMF is as follows:

Potential Difference	Electro-Motive Force (EMF)
В замкнутой цепи разность потенциалов между любыми двумя точками называется разностью потенциалов.	Максимальная разность потенциалов между двумя электродами элемента, когда цепь разомкнута, т. е. из элемента не поступает ток.
Энергия, рассеиваемая при протекании единичного заряда через компоненты, называется разностью потенциалов.	Определяется как энергия, подводимая к заряду ячейкой.
Разность потенциалов зависит от сопротивления между двумя точками в прямо пропорциональной зависимости.	ЭДС не зависит от сопротивления цепи.
Разность потенциалов всегда меньше по величине по сравнению с ЭДС.	Величина ЭДС всегда больше разности потенциалов
Наводится только электрическими полями.	Электродвижущая сила может создаваться в электрическом, магнитном и гравитационном полях.
Формула для напряжения или разности потенциалов дается как; \( V\ =\ I\cdot R \)	В формулу ЭДС входит также внутреннее сопротивление элемента; \( E\ =\ I\ \left(R\ +r\right) \)
Разность потенциалов рассматривается как действие ЭДС.	Считается причиной разделения заряда.

Разность потенциалов Решенные примеры

Пример 1. Какая работа совершается при перемещении заряда в 4 Кл через две точки с разностью потенциалов 2 В?

Решение: Дано,

Q = 4 Кл

В = 2 вольта

Вт = ?

По формуле;

\( W\ =\ Q\ \cdot V \)

\( W = 4\times 2 \)

W= 8 Дж

Пример 2. Какая разность потенциалов необходима, чтобы совершить работу 120 Дж, чтобы нести заряд 8 Кл между двумя точками?

Решение: Дано,

W = 120 Дж

Q = 8 Кл

В = ?

По формуле;

\( W\ =\ Q\ \cdot V \)

В = 120/8

В = 15 вольт

Пример 3. Ток 6 ампер течет по проводу в течение 1 минуты при разности потенциалов 10 вольт подключен через него; вычислить работу, совершенную в этом процессе.

Решение: Дано,
I = 6 А

t = 60 с

В = 10 вольт

Вт = ?

По соотношениям:

\( W\ =\ Q\ \cdot V \)

Q = It

W = VIt

\( W = 10 \times 6 \times 60 \)

W = 3600 Дж

Вы можете просмотреть больше таких удивительных тем по физике. Получите помощь от экспертов, чтобы повысить уровень своей концептуальной игры и подготовиться к экзаменам с помощью выборочных учебных материалов, пробных тестов и ценных идей, которые помогут вам получить более высокие оценки и победить на экзамене. Загрузите бесплатное приложение Testbook, чтобы получить эксклюзивные предложения прямо сейчас!

Часто задаваемые вопросы о разности потенциалов

В.1 Что такое напряжение разности потенциалов?

Ответ 1 Согласно закону Ома, разность потенциалов, падающая на постоянное сопротивление в один ом при протекании через него тока в один ампер, называется вольтом или напряжением. Другими словами, один вольт равен одному амперу, умноженному на один ом или \(V=I\times R\).

Q.2 Какова разность потенциалов между двумя точками?

Ответ 2 Разность потенциалов – это работа или энергия, высвобождаемая при перемещении единицы количества электрического заряда из одной точки в другую. Это представлено разницей потенциалов между этими двумя точками как \(V_{B}-V_{A} (\Delta V) = \Delta U/q \)

В.3 В чем разница между током и разностью потенциалов?

Ответ 3 Электрический ток возникает в результате движения ионов или электронов внутри провода, а разность потенциалов — это работа, необходимая для переноса единичного положительного заряда из одного места в другое.

В.4 Может ли разность потенциалов быть отрицательной?

Ответ 4 Да, разность потенциалов между двумя точками может быть отрицательной или положительной в зависимости от соединения клемм цепи с аккумулятором.

В.5 Почему полезна разность потенциалов?

Ответ 5 Напряжение или разность потенциалов полезны для определения количества энергии, доступной для проталкивания зарядов через электрическую цепь.

Скачать публикацию в формате PDF

Дополнительные сведения на testbook.com

Единица сопротивления: расчет, удельное сопротивление и значение
Неодимовые магниты: определение, типы, преимущества, недостатки
Diamagnetism: Definition, Properties, Langevin Theory & Uses
Learn Key Differences between Work and Energy
Magnetic Moment: Types, Formula, Calculation & Solved Examples

Formula for motional emf?

Вопрос задан Тиарой Виганд

Оценка: 5/5 (9 голосов)

ЭДС, индуцированная движением относительно магнитного поля, называется ЭДС движения. Это представлено уравнением ЭДС = LvB , где L — длина объекта, движущегося со скоростью v относительно силы магнитного поля B.

Что такое единица ЭДС движения?

Несмотря на свое название, электродвижущая сила на самом деле не является силой. Он обычно измеряется в единицах вольт , что эквивалентно в системе метр-килограмм-секунда одному джоулю на кулон электрического заряда.

Как рассчитать ток в ЭДС движения?

Ток, протекающий в цепи, будет равен I = vBd/R, где R — сопротивление цепи. В приведенной выше «нитевой» цепи (состоящей только из проводов или стержней) двигательная ЭДС = 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.

Как индуцировать ЭДС?

Способы наведения ЭДС

1. Первый способ предполагает помещение электрического проводника в движущееся магнитное поле.
2. Второй способ предполагает помещение постоянно движущегося проводника электричества в магнитное поле, которое по своей природе статично.

Что такое динамическая ЭДС?

ЭДС динамического индуцирования означает ЭДС, индуцированную в проводнике, когда проводник движется поперек магнитного поля . На рисунке показано, когда проводник «А» длиной «L» перемещается поперек проводника «В» wb/m2. Плотность потока со скоростью «V», то в проводнике индуцируется динамическая ЭДС.

Электромагнитная индукция 03: ЭДС движения 1 II e = Вывод Bvl и лучшие числовые значения JEE/NEET

22 связанных вопроса найдено

Что такое полная форма ЭДС?

Электродвижущая сила (ЭДС) равна разности потенциалов на клеммах при отсутствии тока. ЭДС и разность потенциалов на клеммах (В) измеряются в вольтах, однако это не одно и то же. ЭДС (ϵ) — это количество энергии (Е), которое батарея передает на каждый кулон проходящего через нее заряда (Q).

Что такое ЭДС и обратная ЭДС?

Противоэлектродвижущая сила (противо-ЭДС, CEMF), также известная как обратная электродвижущая сила (противо-ЭДС), представляет собой электродвижущую силу (напряжение), которая противодействует изменению тока, вызвавшему ее . КЭДС — это ЭДС, вызванная магнитной индукцией (см. закон индукции Фарадея, электромагнитная индукция, закон Ленца).

Что такое устойчивая ЭДС?

, когда ток в каждой точке цепи постоянен (не меняется со временем). – Во многих практических схемах установившееся состояние достигается за короткое время. • В установившемся режиме заряд (или ток), протекающий в любую точку цепи должен равняться заряду (или току), вытекающему из .

Почему ток в проводе постоянен?

Ток может оставаться постоянным , если разность напряжений между любыми двумя точками цепи определяется как сопротивление между этими двумя точками (это всего лишь закон Ома; разница, а не абсолютный уровень, это важно).

Что такое устойчивый постоянный ток?

Первое, на что нужно обратить внимание, это то, что такое устойчивое состояние постоянного тока. В основном, все, что означает что схема была активна/работала в течение длительного времени . … В установившемся режиме постоянного тока ток больше не изменяется (он достигает максимума через катушку индуктивности), поэтому di/dt = 0, поэтому напряжение равно 0.

Что такое установившийся поток?

Установившимся потоком называется поток, при котором количество жидкости, протекающей в секунду через любое сечение, является постоянным . … Точное использование термина для этого – средний установившийся поток. Установившийся поток может быть равномерным или неравномерным. Равномерный поток. Истинно однородный поток — это такой, в котором скорость одинакова в данный момент времени во всех точках жидкости…

Что такое формула обратной ЭДС?

Обратная ЭДС рассчитывается на основе разницы между подаваемым напряжением и потерями от тока через сопротивление. Мощность каждого устройства рассчитывается по одной из формул мощности на основе предоставленной информации. Обратная ЭДС равна ϵi=ϵS-I(Rf+REa)=120В-(10А) (2,0Ом)=100В.

Обратная ЭДС переменного или постоянного тока?

Обратная ЭДС может иметь синусоидальную (AC) или трапециевидную (DC) форму волны . Форма противоЭДС важна, так как она определяет тип управляющего тока и метод коммутации, который следует использовать для двигателя.

Что такое обратная ЭДС?

обратная ЭДС в электротехнике

Обратная ЭДС — это система в катушке электродвигателя, которая противодействует току, протекающему через катушку при вращении якоря. … Обратная ЭДС – это система в катушке электродвигателя, которая противодействует току, протекающему через катушку, когда якорь вращается.

Что такое полная форма KCl?

Хлорид калия (KCl)

Что такое ЭДС клетки?

Электродвижущая сила ячейки или ЭДС ячейки равна максимальной разности потенциалов между двумя электродами ячейки . Его также можно определить как суммарное напряжение между полуреакциями окисления и восстановления. ЭДС элемента в основном используется для определения того, является ли гальванический элемент гальваническим или нет.

Что такое ЭДС ячейки класса 12?

ЭДС определяется как разность потенциалов между электродами при отсутствии тока в ячейке (ячейка в разомкнутой цепи). ЭДС ячейки инициирует протекание тока в ячейке.

Что такое противо-ЭДС в реле?

Обратная ЭДС является выходной мощностью генератора двигателя , поэтому она пропорциональна угловой скорости двигателя ω. Он равен нулю при первом включении двигателя, что означает, что катушка получает полное управляющее напряжение, а двигатель потребляет максимальный ток, когда он включен, но не вращается.

Что произойдет, если противо-ЭДС двигателя равна 0?

Если нет бэкэнда, то большой ток протекает при пуске двигателей так как начальная скорость равна нулю и обратная ЭДС равна нулю поэтому обмотка повреждается только для этой цели мы используем пускатели для всех двигателей. мотор не заводится.

Возникает ли противо-ЭДС в двигателях переменного тока?

Якоря ВСЕХ двигателей, которые вращают свои катушки в магнитном поле, создают Счетчик Напряжение переменного тока , называемое Противо-ЭДС. по закону Ленца. Не имеет значения, прикреплено ли к якорю двигателя контактное кольцо или коммутатор.

Что генерирует ЭДС?

В природе ЭДС генерируется , когда флуктуации магнитного поля возникают через поверхность . … В электрическом генераторе изменяющееся во времени магнитное поле внутри генератора создает электрическое поле посредством электромагнитной индукции, которая создает разность потенциалов между клеммами генератора.

Что такое постоянная обратная ЭДС?

Константа напряжения или константа противо-ЭДС (Ke) — это Константа крутящего момента, выраженная в разных единицах измерения , обычно Вольт/Krpm, чтобы описать пропорциональную зависимость между скоростью двигателя и генерируемым выходным напряжением, когда двигатель работает как генератор, в единицах Вольт/1000 об/мин.

Что является примером установившегося потока?

Устройство с постоянным потоком – это любое устройство, через которое будет проходить непрерывный поток материала. Некоторые примеры устройств с постоянным потоком включают в себя трубы , сопла, диффузоры и насосы . … Поскольку сопло изменяет скорость воды при выходе из шланга, потребуется сила, чтобы удерживать сопло на месте.

Похожие вопросы

• 23Что такое ЭДС движения и напишите ее выражение?
• 43Продается ли Motional публично?

Реклама

Популярные вопросы

• 21Жаждут ли диабетики сладкого?
• 42Томми обновлен?
• 20 Мэрайя Кэри родители?
• 29Шапки барма дают усадку?
• 41Был ли федеральным прокурором?
• 45Чтобы желудок опорожнился?
• 15Можно ли аркансанцам поехать в Чикаго?
• 31Почему Бэтмен против Супермена имеет рейтинг r?
• 15Станет ли Армин титаном?
• 42Что означает sda?

Переменный ток и ЭДС: определение, формула и объяснение

Переменный ток

Мы уже знали, что постоянный ток (DC) создается источником напряжения, полюса которого не меняют своей полярности со временем. Следовательно, направление потока постоянного тока не меняется со временем.

С другой стороны, переменный ток создается источником напряжения, полярность клемм которого постоянно меняется со временем, т. е. клемма, которая была положительной в один момент времени, через какое-то время становится отрицательной, и наоборот.

Из-за изменения полярности источника напряжения направление протекания тока также продолжает меняться.

В этой главе «Переменный ток и электрические машины» мы узнаем, как напряжение и ток, изменяющиеся во времени, связаны друг с другом в различных цепях с компонентами, а именно резисторами, конденсатором и катушкой индуктивности.

Переменный ток Определение

Переменный ток – это ток, величина которого постоянно меняется со временем, а направление периодически меняется на противоположное.

Переменный ток – это ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону во времени. Таким образом, переменный ток равен
$$I=I_0sin\left(\omega t\right)\tag{1}$$ Или это также может быть представлено уравнением
$$I=I_0cos\left(\omega t\right)$$ Где
$I_0=$ амплитуда тока или пиковое значение переменного тока.
Оба эти представления приводят к одному и тому же результату.

Если $T$ — период переменного тока, а $f$ — частота, то
$$\omega=\frac{2\pi}{T}=2\pi f \tag{2}$$ Где $\omega$ называется угловой частотой переменного тока, а $\phi$ называется фазовой постоянной. Полный набор изменений тока за один период времени T называется цикл .

Вместо функции синуса AC также может быть представлен функцией косинуса, и каждое представление приводит к одинаковым результатам. Мы обсудим схемы с синусоидальным представлением переменного тока

. На приведенном ниже рисунке показан контраст между переменным и постоянным током. Он показывает изменение переменного и постоянного тока во времени.

Переменный ток, меняющийся во времени по синусоидальному закону.

Эта цифра представляет изменение переменного тока во времени.

Из этого рисунка ясно видно, что переменный ток возрастает от 0 до максимума в одном направлении, затем падает до нуля в момент Т/2, затем возрастает от 0 до максимума в противоположном направлении и снова падает до нуля в момент времени Т, заканчивая один полный цикл.

Здесь важно отметить, что
Поскольку переменный ток положительный в одной половине цикла и отрицательный в другой, его среднее значение за весь цикл равно нулю. Это будет доказано в следующем разделе статьи.

Что такое переменная ЭДС?

Полная форма переменной ЭДС – переменная электродвижущая сила. Давайте теперь поймем значение переменной ЭДС, сначала определив ее.

Определение переменной ЭДС

ЭДС или напряжение, величина которого изменяется синусоидально со временем, известна как переменная ЭДС и представлена ​​соотношением
$$E=E_0sin\left(\omega t\right)\tag{3}$$ Или это также может быть представлено
$$E=E_0cos\left(\omega t\right)$$ где $E_0$ — пиковое значение переменной ЭДС.
Вышеупомянутое уравнение представляет мгновенное значение переменной ЭДС.

Так вот, например, величина ЭДС меняется со временем и ее направление периодически меняется на противоположное.

Важные термины, связанные с AC

Давайте начнем наше обсуждение с того, что сначала посмотрим, как генерируется переменная ЭДС? При вращении катушки в магнитном поле возникает переменная ЭДС. Соотношение (1) и (3) дает нам соотношение для переменного тока и переменной ЭДС и показывает нам, как они меняются со временем.

Теперь предположим, что эта ЭДС приложена к электрической цепи сопротивлением $R$. Тогда ток, протекающий по этой цепи, будет $$I=\frac{E}{R}=\frac{E_0}{R}sin\left(\omega t\right)$$ Или же, $$I=I_0sin\влево(\омега т\вправо)$$ Как мы знаем, это соотношение для переменного тока в цепи. Это уравнение представляет мгновенное значение переменного тока.
Здесь
$I= $ мгновенное значение переменного тока
$I_0=\frac{E_0}{R}=$ пиковое или максимальное значение переменного тока, также известное как амплитуда тока.

Амплитуда переменного тока

Это максимальное значение, достигаемое переменным током в любом направлении. Оно также известно как пиковое значение тока и обозначается $I_0$.

Формула амплитуды тока

Он определяется соотношением $$I_0=\frac{E_0}{R}$$

Период времени переменного тока

Время, за которое переменный ток совершает один цикл своих изменений, называется его периодом времени и обозначается $T$.
$$\text{Период времени} = \frac{\text{Угловое смещение за полный цикл}}{\text{Угловая скорость}}$$ Или же, $$T=\frac{2\pi}{\omega}$$

Частота переменного тока

Число циклов, совершаемых АС в секунду, называется его частотой и обозначается $f$. $$f=\frac{1}{T}=\frac{\omega}{2\pi}$$

Среднее значение переменного тока за один полный цикл

Важный вывод: Докажите математически, что среднее значение переменного тока за один полный цикл равно нулю. 9{Т}\\ &=-\frac{I_0 T}{2\pi}\left [ \cos 2\pi – \cos 0\right ]\\ &=-\frac{I_0 T}{2\pi}\left [ 1 – 1 \right ]=0 \конец{выравнивание*} Это доказывает, что среднее значение AC за один полный цикл равно
$\langle I\rangle_{full\;cycle}=\frac{q}{T}=0$
, что равно нулю.

---

• Примечания
  • Переменный ток и переменная ЭДС
  • Средний или средний ток
  • Среднеквадратичное значение AC
  • Векторная диаграмма
  • Переменный ток через чистый резистор
  • Переменный ток через чистую катушку индуктивности
  • Переменный ток через чистый конденсатор
  • Цепь, содержащая последовательно соединенные индуктивность и сопротивление
  • Цепь, содержащая последовательно соединенные емкость и сопротивление
  • Цепь серии LCR
• Назначение
  • Переменный ток Важные вопросы для класса 12
  • Вопросы с несколькими вариантами ответов переменного тока

---

Объяснение урока: Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление

В этом объяснении мы узнаем, как связать электродвижущую силу (ЭДС) батареи с ее напряжением на клеммах и ее внутренним сопротивлением.

Обычно считается, что батареи обеспечивают разность потенциалов для других компонентов цепи, чтобы производить ток в этих компонентах. Это правильно. Однако также верно и то, что батарея создает разность потенциалов между собой, чтобы производить через себя ток.

Рассмотрим аккумулятор, который создает разность потенциалов 𝑉 на своих клеммах. Когда проводящий провод соединяет положительный и отрицательный клеммы аккумулятора, цепь замкнута. В цепи возникает постоянный ток 𝐼. Сила тока в проводе определяется выражением 𝐼=𝑉𝑅, где 𝑅 — сопротивление цепи.

Направление тока от положительной клеммы к отрицательной клемме. В последовательной цепи ток во всех точках цепи одинаков. Это означает, что должны быть равные токи от положительной клеммы и к отрицательной клемме. Это показано на следующем рисунке.

Отсюда мы видим, что в аккумуляторе тоже должен быть ток, равный току на его клеммах. Это показано на следующем рисунке.

Мы это видели 𝐼=𝑉𝑅.

Для двух последовательно соединенных сопротивлений 𝑅 и 𝑅 их суммарное сопротивление 𝑅сумма определяется выражением 𝑅=𝑅+𝑅.total

Тогда мы видим, что 𝑅total для цепи, состоящей из провода и батареи, должно быть суммой сопротивления провода и аккумулятора. Мы можем назвать сопротивление провода 𝑅 и сопротивление батареи 𝑟.

Уравнение 𝐼=𝑉𝑅, всего можно переставить так, чтобы 𝑉 было предметом, что дает нам 𝑉=𝐼𝑅.total

Следовательно, ток в цепи можно выразить как 𝑉=𝐼(𝑅+𝑟).

𝑅 называется внешним сопротивлением (и также называется нагрузкой), а 𝑟 называется внутренним сопротивлением.

Разность потенциалов 𝑉 может быть выражена как 𝑉=𝑊𝑄, где 𝑊 — работа, совершаемая разностью потенциалов над зарядом 𝑄 через разность потенциалов.

Разность потенциалов на концах провода — это уменьшение потенциала на проводе. Это показано на следующем рисунке.

Разность потенциалов, создаваемая батареей на проводе, равна работе, совершаемой на кулон заряда зарядов, перемещающихся по проводу от одну клемму аккумулятора к другой. Потенциал уменьшается по длине провода.

Так же, как и при перемещении по проводу, необходимо совершить работу по перемещению зарядов по аккумулятору. При этом потенциальная энергия зарядов увеличивается, а не уменьшается. Тогда потенциал должен увеличиваться по длине батареи. Это показано на следующем рисунке.

Для многих целей цепь, содержащая батарею, моделируется как имеющая чисто внешнее сопротивление. Разность потенциалов на таком внешнем Цепь можно измерить с помощью вольтметра, подключенного параллельно сопротивлению цепи, как показано на следующем рисунке.

Важно отметить, что провода, соединяющие батарею, резистор и вольтметр, на этой схеме смоделированы с пренебрежимо малым сопротивлением.

Можно было бы ожидать, что вольтметр может также измерять разность потенциалов на аккумуляторе путем подключения вольтметра к аккумулятору, как показано на следующем рисунке.

Однако эта схема не будет измерять разность потенциалов на аккумуляторе. Оба вольтметра в цепи будут измерять одно и то же значение, что является разностью потенциалов во внешней цепи.

Если мы хотим измерить разность потенциалов на клеммах батареи для зарядов, движущихся внутри батареи, вольтметр должен измерять работа, совершаемая зарядами, проходящими через батарею, а не через внешнюю цепь.

Итак, мы видим, что вольтметр в цепи не может измерить разность потенциалов на аккумуляторе. Это показывает, что нет никакого способа узнать значение внутреннего сопротивления батареи или разность потенциалов на ней. На самом деле можно определить эти значения, используя несколько измерений.

Рассматривая аккумулятор как элемент цепи, имеющий внешнее сопротивление 𝑅, мы видим, что должно происходить уменьшение потенциала, 𝑉аккумулятор, через аккумулятор. Это дается 𝑉=𝐼𝑟,батарея где 𝐼 – ток в цепи.

Теперь рассмотрим уравнение 𝑉=𝐼(𝑅+𝑟), где 𝑉 — разность потенциалов на внешнем сопротивлении, которую можно измерить с помощью вольтметра.

Это можно записать как 𝑉=𝐼𝑅+𝐼𝑟𝑉=𝐼𝑅+𝑉.аккумулятор

Чтобы использовать вольтметр для измерения полной разности потенциалов, которую может произвести батарея, 𝑉батарея должна быть равна нулю.

𝑉батарея должна быть равна нулю, если значение 𝐼 равно нулю. Это дало бы нам уравнение 𝑉=𝐼𝑅+0𝑉=𝐼𝑅.

Это значение 𝑉 соответствует всей разности потенциалов батареи, совершающей работу во внешней цепи.

К сожалению, если значение 𝐼 равно нулю, то уравнение 𝑉=𝐼𝑅 должны иметь значения 𝑉=0×𝑅.

Кажется, это говорит нам о том, что вольтметр может измерить полную разность потенциалов батареи только в том случае, если эта разность потенциалов равна нулю. Это кажется неизбежным, поскольку батарея с ненулевой разностью потенциалов будет производить ненулевой ток и, следовательно, ненулевое значение 𝑉батареи.

Однако этот вывод неверен. Причина, по которой вывод неверен, выводится позже в этом объяснении. Однако, понимая, почему вывод неверно, сначала требует, чтобы мы снова рассмотрели уравнение 𝑉=𝐼𝑅+𝐼𝑟.

Мы видели, что показания вольтметра равны 𝐼𝑅. Как известно, разность потенциалов во внешней цепи плюс разность потенциалов на аккумуляторе, чтобы получить общую разность потенциалов, мы можем составить следующее уравнение: 𝑉=𝑉+𝑉.общая батарея вольтметра

Для величин в этом уравнении есть специальные названия. 𝑉аккумулятор называют потерянным вольт, 𝑉вольтметр называется терминальным напряжением, а 𝑉total называется электродвижущей силой или ЭДС.

Все эти величины имеют единицу измерения вольт. ЭДС обозначается символом 𝜀. ЭДС, несмотря на свое название, не сила, а разность потенциалов.

Формула: Электродвижущая сила батареи

Электродвижущая сила 𝜀 батареи с напряжением на клеммах 𝑉 определяется выражением 𝜀=𝑉+𝐼𝑟, где 𝐼 — ток в аккумуляторе, а 𝑟 — внутреннее сопротивление аккумулятора.

Давайте теперь рассмотрим пример, в котором определяется ЭДС батареи.

Пример 1: Определение ЭДС батареи

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

Ответ

ЭДС 𝜀 батареи определяется уравнением 𝜀=𝑉+𝐼𝑟, где 𝑉 — напряжение на клеммах аккумулятора, 𝑟 — внутреннее сопротивление аккумулятора, 𝐼 — ток в цепи.

Подставляя известные значения в это уравнение, мы видим, что 𝜀=2,5+0,65𝐼.

Мы видим, что поскольку 𝐼 не задано, мы еще не можем определить 𝜀.

Напомним, однако, что напряжение на клеммах определяется выражением 𝑉=𝐼𝑅.

Это уравнение можно изменить, чтобы сделать 𝐼 предметом, что дает 𝐼=𝑉𝑅.

Подставляя известные значения в это уравнение, мы видим, что 𝐼=2.53.5=2.53.5.VΩA

Значение 𝐼 можно подставить в 𝜀=2,5+0,65𝐼 давать 𝜀=2,5+0,65×2,53,5.

Округлив значение 𝜀 до одного десятичного знака, получим 𝜀=3,0 В.

Теперь рассмотрим пример, в котором определяется внутреннее сопротивление батареи.

Пример 2: Определение внутреннего сопротивления батареи

Батарея с электродвижущей силой 4,50 В подключена к цепи с сопротивлением 2,75 Ом. Сила тока в цепи 1,36 А. Чему равно внутреннее сопротивление батареи? Дайте ответ с точностью до двух знаков после запятой.

Ответ

ЭДС 𝜀 батареи определяется уравнением 𝜀=𝑉+𝐼𝑟, где 𝑉 — напряжение на клеммах аккумулятора, 𝑟 — внутреннее сопротивление аккумулятора, 𝐼 — ток в цепи.

Это уравнение можно изменить следующим образом, чтобы сделать 𝑟 субъектом. 𝜀=𝑉+𝐼𝑟𝜀−𝑉=𝐼𝑟𝜀−𝑉𝐼=𝑟𝑟=𝜀−𝑉𝐼.

Подставляя известные значения в это уравнение, мы видим, что 𝑟=4,50−𝑉1,36.

Мы видим, что поскольку 𝑉 не задано, мы пока не можем определить 𝑟.

Вспомним, однако, что напряжение на клеммах определяется выражением 𝑉=𝐼𝑅.

Подставляя известные значения в это уравнение, мы видим, что 𝑉=1,36×2,75=3,74. AΩV

Подставляя это значение 𝑉 в 𝑟=4,50−3,741,36, затем округляем значение 𝑟 до двух знаков после запятой, имеем 𝑟=0,56 Ом.

Схема, подобная показанной на следующем рисунке, может использоваться для определения ЭДС и внутреннего сопротивления батареи.

Вольтметр в цепи измеряет напряжение на клеммах аккумулятора. Переменный резистор в цепи допускает сопротивление цепи быть измененным. Изменение сопротивления цепи изменяет силу тока в цепи. Значение напряжения на клеммах для разных значений тока поэтому можно измерить.

Измеренные значения можно нанести на график.

По мере уменьшения значения 𝐼 значение 𝑉 увеличивается. Значение 𝐼 для 𝑉=0 не может быть определяется по показаниям вольтметра, но может быть оценен по показаниям вольтметра, где 𝐼>0. Это показано на следующем рисунке.

Этот график представляет собой график прямой линии, пересекающей ось 𝑦 с 𝜀. График имеет отрицательный наклон.

График прямой линии можно записать как 𝑦=𝑚𝑥+𝑐, где 𝑚 — наклон графика, а 𝑐 — пересечение оси 𝑦.

График, используемый для оценки 𝜀, имеет значения 𝐼 на оси 𝑥 и значения 𝑉 на его оси 𝑦. Это показывает нам, что уравнение линии этого графика имеет вид 𝑉=𝑚𝐼+𝜀𝑉=𝜀+𝑚𝐼𝑉=𝜀+𝐼𝑚.

Мы можем изменить уравнение 𝜀=𝑉+𝐼𝑟 в качестве 𝜀−𝐼𝑟=𝑉𝑉=𝜀−𝐼𝑟.

Сравнение 𝑉=𝜀−𝐼𝑟 к уравнению для линии графика, используемой для оценки 𝜀, 𝑉=𝜀+𝐼𝑚, Мы видим, что −𝑚=𝑟.

Таким образом, график можно использовать для определения 𝑟, а также 𝜀. ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора можно определить.

Теперь рассмотрим пример, в котором ЭДС и внутреннее сопротивление батареи определяются на основе измерений.

Пример 3. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления батареи с помощью нескольких измерений

На графике показано изменение тока в цепи с напряжением на клеммах батареи, которая производит ток.

1. Какова электродвижущая сила батареи?
2. Каково внутреннее сопротивление батареи?

Ответ

Часть 1

ЭДС 𝜀 батареи определяется уравнением 𝜀=𝑉+𝐼𝑟, где 𝑉 — напряжение на клеммах аккумулятора, 𝑟 — внутреннее сопротивление аккумулятора, 𝐼 — ток в цепи.

Величина ЭДС 𝜀 батареи равна точке пересечения оси 𝑦 линии наилучшего соответствия точек нанесен на график. Это показано на следующем рисунке.

ЭДС батареи 6 В.

Часть 2

Внутреннее сопротивление 𝑟 батареи определяется по уравнению 𝜀=𝑉+𝐼𝑟.

Это уравнение можно преобразовать в виде 𝑉=𝜀−𝐼𝑟 и выражается как 𝑉=𝜀+(−𝑟)𝐼.

Это уравнение можно сравнить с уравнением для линии наилучшего соответствия 𝑦=𝑐+𝑚𝑥, где 𝑦 — напряжение на клеммах, 𝑥 — ток, 𝑐 — ЭДС, а 𝑚 — наклон линии.

Итак, мы видим, что 𝑚=−𝑟, так что 𝑟=−𝑚.

Наклон линии наилучшего соответствия определяется выражением 𝑚=Δ𝑦Δ𝑥=Δ𝑉Δ𝐼.

Мы можем взять два очень четких значения 𝑉 и 𝐼 из графика: 𝑉=5,90 В и 𝐼=0,80 А, и 𝑉=5,85 В и 𝐼=1,20 А.

Это дает нам значение Δ𝑉 следующим образом: Δ𝑉=5,90−5,85=0,05. VVV

Это дает нам значение Δ𝐼 следующим образом: Δ𝐼=0,80−1,20=−0,40.AAA

Это дает значение 𝑚 следующим образом: 𝑚=0,05−0,40=−0,125 ВАОм

Мы знаем, что 𝑟=−𝑚, и поэтому 𝑟 равно 0,125 Ом.

Давайте теперь обобщим то, что было изучено в этом объяснителе.

Ключевые моменты

• Батарея имеет сопротивление, называемое внутренним сопротивлением.
• Некоторая часть разности потенциалов, создаваемая батареей, помогает перемещать заряды через батарею. Эта разность потенциалов недоступна для перемещения зарядов по цепи, к которой подключен аккумулятор.
• Полная разность потенциалов, создаваемая батареей, называется ЭДС батареи.
• Разность потенциалов, которую батарея обеспечивает для цепи, подключенной к батарее, называется напряжением на клеммах батареи.
• ЭДС 𝜀, напряжение на клеммах 𝑉 и внутреннее сопротивление 𝑟 батареи подключены к цепи с током 𝐼 связаны уравнением 𝜀=𝑉+𝐼𝑟.
• ЭДС и внутреннее сопротивление батареи нельзя измерить напрямую, но можно оценить косвенно.

электричество | Определение, факты и типы

электрическая сила между двумя зарядами

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Томас Эдисон Рукс Эвелин Белл Кромптон Эдвард Уэстон Чарльз Фрэнсис Браш Флиминг Дженкин

Похожие темы:

биоэлектричество термоэлектричество электрический потенциал электролиз электрофорез

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электричество , явление, связанное с неподвижными или движущимися электрическими зарядами. Электрический заряд является фундаментальным свойством материи и переносится элементарными частицами. В электричестве задействованной частицей является электрон, несущий заряд, условно обозначаемый как отрицательный. Таким образом, различные проявления электричества являются результатом накопления или движения множества электронов.

Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, происходящих при отсутствии движущихся зарядов, т. е. после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают своего положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов. И наоборот, по набору проводников с известными потенциалами можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этим набором зарядов. Наконец, энергию можно хранить в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, запасается в нем в виде электростатической энергии электрического поля.

Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных объектов, потертых друг о друга в сухой среде

Просмотреть все видео к этой статье

Статическое электричество — это известное электрическое явление, при котором заряженные частицы переходят от одного тела к другому. Например, если два предмета потереть друг о друга, особенно если эти предметы являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают равные и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения. Объект, потерявший электроны, становится положительно заряженным, а другой — отрицательно заряженным. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы были описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила на заряде Q ₁ при этих условиях за счет заряда Q ₂ на расстоянии r дается законом Кулона,

Жирные буквы в уравнении указывают на векторный характер силы, а единичный вектор r̂ — это вектор размера 1, который указывает от заряда Q ₂ до заряда Q ₁ . Константа пропорциональности k равна 10 ⁻⁷ c ² , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 ⁹ ньютонов-квадратный метр на кулон в квадрате (Нм ² /C ² ). На рис. 1 показано усилие на Q ₁ из-за Q ₂ . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. Оба Q ₁ и Q ₂ выбраны произвольно как положительные заряды, каждый с величиной 10 ⁻⁶ кулонов. Заряд Q ₁ расположен по координатам x , y , z со значениями 0.03, 0, 0 соответственно, а Q ₂ имеет координаты все.0.0

3. координаты даны в метрах. Таким образом, расстояние между Q ₁ и Q ₂ составляет 0,05 метра.

Викторина “Британника”

Наука: правда или вымысел?

Вас увлекает физика? Устали от геологии? С помощью этих вопросов отделите научный факт от вымысла.

Величина силы F на заряде Q ₁ , рассчитанная по уравнению (1), составляет 3,6 ньютона; его направление показано на рисунке 1. Сила, действующая на Q ₂ из-за Q ₁ , равна − F , которая также имеет величину 3,6 ньютона; однако его направление противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через ее компоненты вдоль x и y осей, так как вектор силы лежит в плоскости x y . Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, а результаты показаны на рисунке 2. Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрического взаимодействия между покоящимися зарядами. Если бы заряды имели противоположные знаки, сила была бы притягивающей; притяжение будет указано в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора р̂.