Эдс источника формулы – Как найти эдс формула — Напишите формулу нахождения ЭДС, если дано напряжение и сила тока, и чему равно внутреннее сопротивление? — 22 ответа

схема, расчет, рисунок, как вычислить?

 

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.

Формула нахождения эдс

Первым делом разберемся с определением. Что означает эта аббревиатура?

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

Ниже на рисунке представлена эдс формула.

Аст – означает работу сторонних сил в джоулях.

q — это переносимый заряд в кулонах.

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

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

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

ЭДС индукции:

ЭДС индукции в контуре, имеющем N витков:

При движении:

 

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

Таблица значений

Простое объяснение электродвижущей силы

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

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

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

В результате этого:

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

С батареей все аналогично.

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

Если брать в пример водонапорную башню, то ЭДС это насос качающие воду в башню постоянно. И она там никогда не заканчивается.

Эдс гальванического элемента — формула

Электродвижущую силу батарейки можно вычислить двумя способами:

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

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

Где используются разные виды ЭДС?

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

 

 

batareykaa.ru

3.3Электродвижущая сила источника

Учреждение
образования

«ВЫСШИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА
МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ
РАБОТЕ №3.3

по дисциплине

«ФИЗИКА»

для студентов всех специальностей

Минск 2006

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ
ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить ЭДС не
менее трех неизвестных источников.

ПРИБОРЫ И
ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1. Набор источников
тока.

2. Нормальный
элемент.

3. Реохорд.

4. Гальванометр.

5. Переключатели.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ

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, т.е.

. (1)

В
СИ ЭДС измеряется в вольтах (В), т.е. в
тех же единицах, что и напряжение.

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:

. (2)

По закону Ома
напряжение на любом участке цепи
определяется величиной протекающего
тока и его сопротивлением:

.

Так
как
,
следовательно

, (3)

т.е.
напряжение на полюсах источника при
замкнутой цепи зависит от соотношения
сопротивлений внутреннего и внешнего
участков цепи. 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, т.к.
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.

Компенсационный
метод определения ЭДС

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.1.

Два
источника ЭДС
и x
включены навстречу друг другу.
Сопротивления R1
и R2
выполнены в виде однородной проволоки,
натягиваемой между точками А
и В,
а точка С
определяется скользящим контактом (при
необходимости очень высокой точности
измерений R1
и R2
представляют собой магазины сопротивлений).

Выберем
положительные направления токов, как
показано на рис.1, и применим к
рассматриваемой схеме правила Кирхгофа.
Первое правило для точек А
и С
дает

(4)

Второе
правило для контуров АBCA
и АxСА
приводит к уравнениям:

(5)

(6)

Эти
уравнения вполне определяют все
неизвестные токи. Однако мы ограничимся
частным случаем и предположим, что
сопротивления R1
и R2
подобраны таким образом, что ток Ixв цепи
гальванометра G
равен 0. В этом случае уравнения (4)-(6)
принимают вид

,

Из двух последних
уравнений находим

, (7)

где
R
– полное сопротивление струны, которое
не зависит от положения скользящего
контакта С.

Предположим
теперь, что вместо источника с неизвестной
ЭДС x
мы включили в схему другой источник н
с известной
ЭДС и перемещением контакта С,
а следовательно, изменением переменных
сопротивлений, вновь добились компенсации
(I1=0).
Для этого вместо сопротивления
rx
потребовалось ввести сопротивление
rн.
Тогда

. (8)

Разделив
почленно (7) на (8), получим

. (9)

Это равенство и
лежит в основе сравнения ЭДС методом
компенсации.

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. Не требуется
знать и ЭДС вспомогательного источника
,
которая только должна быть достаточно
постоянна во время измерения и больше
обеих сравниваемых ЭДС


и

.

МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

ЭДС
гальванического элемента

в данной
работе определяется путем ее сравнения
с ЭДС нормального элемента
=1,00
В. 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.2, где
— вспомогательный источник питания; АВ
– струна реохорда со скользящим контактом
С;


и

– нормальный
и исследуемый элементы; G
– гальванометр; П
– двухполюсный переключатель; К
– ключ, замыкающий цепь вспомогательного
источника питания.

Решение
равенства (9) относительно

позволяет
получить формулу для вычисления ЭДС
исследуемого элемента

(10)

Струна
АВ
является однородным проводником
постоянного сечения.

Сопротивления
ее участков цепи R1иR
(длиной
lx
и lн
соответственно), входящих в (10), можно
выразить как

R1
и R
=.

Подставляя эти
значения в (10) , окончательно получаем
расчетную формулу для определения ЭДС
исследуемого источника тока

. (11)

Как
видим, в этой формуле отношение
сопротивлений участков струны равно
отношению их соответствующих длин.

Метод
компенсации практически можно осуществить
при следующих условиях:

  1. ЭДС основного
    источника должна быть больше ЭДС как
    эталонного, так и исследуемого элементов;

2) цепь
следует замыкать на малые промежутки
времени, достаточные для фиксирования
наличия или отсутствия тока в гальванометре.

Порядок выполнения
работы

1. Собрать
схему, изображенную на рис.2 (если она
собрана, убедиться в ее соответствии
рисунку).

2. Включить
элемент

в цепь гальванометра (тумблер П в верхнем
положении). Перемещая контакт С,
добиться компенсации этого элемента
напряжением на участке струны АС,
т.е. установления «0» на гальванометре.
Измерить длину участка струны lн,
при которой осуществляется компенсация.

3. Включить
один из пяти неизвестных
элементов
в цепь гальванометра (тумблер П в нижнем
положении). Перемещая контакт С,
добиться компенсации этого элемента
напряжением на участке струны АС,
о чем свидетельствует установление «0»
на гальванометре. Измерить длину участка
струны lх,
при которой осуществляется компенсация.

4. Рассчитать ЭДС
неизвестного элемента по формуле (11).

5. Повторить
измерения, указанные в пунктах 2-4 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.

Таблица 1

№ элемента

№ опыта
(i)

lн

lх

xi

xср

|xi|

1

1

2

3

6. Окончательный
результат записать в виде
,
где s
‑ среднеквадратичное отклонение,
вычисляемое по формуле:

,

где
n
– число измерений для одного элемента.

7. Повторить
задания 2-7 для других элементов х.
Составить для них аналогичные таблицы.

Контрольные вопросы

1. Дать
определение электродвижущей силе
источника. Какова ее размерность?

2. Какие
силы вызывают разделение зарядов в
источниках питания? Привести примеры.

3. Как можно
определить значение ЭДС источника?

4. Какие
методы позволяют рассчитать ЭДС источника
с большой степенью точности? В чем их
сходство?

5. В чем сущность
метода компенсации?

  1. Вывести расчетную
    формулу для определения ЭДС источника
    методом компенсации.

Литература

1. С.Г. Калашников.
Электричество. М.: «Наука», 1977 г.

2. И.Е. Иродов.
Основные законы электромагнетизма. М.:
«Высшая школа», 1983 г.

7

studfiles.net

Что такое эдс — формула и применение

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

Что такое ЭДС

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

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

E=A/q, где:

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

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

Формулы и расчеты

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

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

Ток в цепи определяется по формуле (закон Ома):

Iн= E/(R+Rвн).

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

U12 = E — Iн*Rвн.

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

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

Где применяется

В технике применяются различные виды ЭДС:

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

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

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

elektro.guru

Формула связи между ЭДС (электродвижущей силой) и напряжением.

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. 1).

Рис. 1. Связь между ЭДС и напряжением

Пусть дан источник с ЭДС 

, напряжение во внешней цепи . Внутреннее сопротивление источника — , а сопротивление внешней цепи — . В данной системе течёт электрический ток . Тогда:

(1)

(2)

Логично предположить, что количество электронов, сгенерированных источником, равно количеству электронов, ушедших в цепь, тогда приравниваем (1) и (2):

Откуда:

(3)

Соотношение (3) — связь между ЭДС и напряжением в полной цепи постоянного тока.

В условиях идеальной цепи (внутреннее сопротивление источника равно нулю 

), ЭДС численно равно напряжению.

Вывод: приведенные соотношения помогают в ряде задач, в которых даны параметры источника тока/напряжения, а необходимо найти силу тока или напряжения на каком-либо элементе цепи (резистор, катушка, лампа и т.д.), и наоборот.

Поделиться ссылкой:

www.abitur.by

Источники ЭДС и тока

Источниками энергии  в электрической цепи может быть источник тока или источник ЭДС.

Источник ЭДС

Источник ЭДС характеризуется тем, что электродвижущая сила в нем не зависит от тока. Тогда напряжение на его зажимах будет определяться как


В идеальном источнике ЭДС, внутреннее сопротивление rвн =  0, а ЭДС e = const, поэтому напряжение на зажимах не зависит от тока в нагрузке.  Выразив из выражения для напряжения, rвн получим 

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.

 

На схеме внутреннее сопротивление источника ЭДС выносится за обозначение источника. Причем необходимо указать положительное направление e самого источника.

 

Если условно отнести внутреннее сопротивление источника к сопротивлению нагрузки, то на схеме получим идеальный источник ЭДС.

Источник тока

В источнике тока, ток не зависит от напряжения на нагрузке. Ток источника определяется как 

где gвн это внутренняя проводимость источника тока. В идеальном источнике внутренняя проводимость равна нулю, а J = const. Но в реальном источнике, проводимость хотя и малая, но присутствует, поэтому ток зависит от напряжения на зажимах нагрузки. Как и в случае источника ЭДС, эту зависимость можно представить графически с помощью внешней характеристики источника тока.

На схеме источник тока изображается следующим образом

 

Если внутреннюю проводимость отнести к нагрузке, то на схеме получим идеальный источник тока.

Замена источников ЭДС и тока

Часто при решении задач, требуется заменить источник ЭДС  источником тока, для этого необходимо разделить выражение для источника ЭДС на внутреннее сопротивление источника 

В результате получим 

где J – ток короткого замыкания источника,  i0 – ток протекающий через внутреннее сопротивление, i – ток нагрузки.

Проводимость полученного источника тока будет равна 

Аналогичным образом возможна замена источника тока, источником ЭДС. В этом случае разделим выражение для источника тока на gвн 

Получим 

Сопротивление полученного источника ЭДС равно 

  • Просмотров: 1146
  • electroandi.ru

    ЭДС при движении проводника в поле

    ЭДС при движении проводника в магнитном поле.

    Причина возникновения ЭДС — сила Лоренца.

    При движении перемычки К на электроны действует сила Лоренца, совершающая работу. Электроны перемещаются отС к А. Перемычка – источник ЭДС. Следовательно

    Эта формула используется в любом проводнике, движущемся в магнитном поле, если ↑↑.

     

    Если между векторами и  есть угол, то используется формула

    Так как

     

    Другой способ вывода формулы эдс в движущемся проводнике.

    Т.к. – электроны начинают под действием силы Лоренца перемещаться к одному из концов проводника, то возникает электрическое поле. Оно будет возрастать до тех пор, пока электрическая сила не уравновесит силу Лоренца. .

    Учитывая, что ,  получим: .

     

    Явление существенно при движении проводников значительной длины или с большой скоростью, например, при полете самолета (в магнитном поле Земли).

     

    Знак  можно определить по правилу правой руки Правило правой руки для индукционного тока. Если правую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции (В) входили в ла­донь, а отогнутый большой палец по­казывал направление движения провод­ника, то четыре вытянутых пальца ука­жут направление индукционного тока в проводнике.

    Правило

    правой

    руки для

    индукционного тока

     Вихревое электрическое поле

    Электроны в проводниках вторичной обмотки приводятся в движение элект­рическим полем (ЭП), которое порож­дается переменным магнитным полем (МП).

    Фундаментальное свойство поля.

     Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое  (Дж. Максвелл — английский физик).

    ЭП, порождаемое переменным МП, не связано с зарядом; силовые линии нигде не начинаются и не кончаются, т. е. линии замкнутые. Такое поле — вихревое электрическое.

    Токи Фуко

    Индукционный ток в массивных проводниках называют то­ками Фуко.

    Используют: плавка металлов в вакууме. Вредное действие: бесполезная потеря энергии в сердечниках трансформаторов и в генераторах.

     

    www.eduspb.com

    ЭДС — PhysBook

    Нулевой уровень

    Ученики 7-9 класса в задачах иногда встречают понятие ЭДС. И сразу же вопрос: «Что это такое?»

    Если вы берете в руки любой источник тока: батарейку (гальванический элемент), блок питания и т.п., – на нем видите, например, надпись «4,5 В». Вы называете это напряжение источника. Но на самом деле это ЭДС – электродвижущая сила. Обозначается ℰ, измеряется в вольтах (В).

    Если электрическим сопротивлением источника можно пренебречь (т.е. в условии задачи ничего не говорится про это сопротивление или написано, что источник идеальный), то ЭДС и напряжение источника равны.

    Таким образом,

    ЭДС – это одна из характеристик источника тока.

    Обычно для решения задач в 7-9 классах этого достаточно.

    Уровень А

    В старших классах понятие ЭДС требует более подробного рассмотрения.

    Сторонние силы

    Рассмотрим два примера.

    1. Шарик массой m закреплен в некоторой точке А над столом (рис. 1, а).

    2. Шарик с зарядом q1 (и малой массой) закреплен в некоторой точке А на небольшом расстоянии от второго закрепленного заряда q2 (рис. 1, б).

    • а

    • б

    Рис. 1

    Что произойдет с шариками, если их освободить?

    1. Шарик массой m начнет падать, и если его не ловить, упадет на стол. Шарик заставляет двигаться сила тяжести. В этом случае говорят, что сила тяжести (или гравитационное поле) совершает работу.

    2. Шарик с зарядом q1 начнет двигаться к заряду q2, и если его не ловить, столкнется с ним. Шарик заставляет двигаться сила притяжения ко второму шарику (кулоновская сила). В этом случае говорят, что кулоновская сила (или электрическое поле) совершает работу.

    А можно ли вернуть шарики в точку А?

    Можно, но для этого нужно приложить дополнительную силу.

    В первом примере мы можем бросить шарик вверх. Мы затратим собственную энергию, чтобы заставить шарик двигаться в нужном направлении.

    Второй пример рассмотрим более подробно. Шарик можно заставить двигаться влево еще одним зарядом q3, большим по значению, чем заряд q2. Но это будет так же кулоновская сила. Можно так же применить механическую силу, можно сообщить шарику дополнительную энергию (например, световую, химическую и т.д.), чтобы он смог преодолеть притяжения заряда q2.

    Силы, действующие на заряд, за исключением кулоновских, называются сторонними. Внутри любого источника тока заряды движутся под действием сторонних сил.

    Во всех случаях, если сила заставляет тело двигаться в нужном направлении, то она совершает работу. Значит и сторонние силы совершают работу по перемещению заряда, которую называют сторонней.

    ЭДС

    Отношение работы сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда и есть ЭДС (электродвижущая сила).

    Обозначим работу сторонних сил — A, переносимый заряд — q, тогда из определения следует, что ЭДС

    Исходя из этой формулы, можно дать и другое определение:

    ЭДС – это физическая скалярная величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительно заряда.

    Таким образом, ЭДС характеризует действие сторонних сил и не является силой в обычном понимании этого слова. Здесь опять используется не очень удачная, но исторически установившаяся терминология.

    Из этой формулы видно, что ЭДС измеряется в Вольтах (В).

    .

    www.physbook.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о