Чем ЭДС отличается от напряжения

Что такое напряжение

Следовательно, напряжение измеряется в аналогичных величинах, то есть в вольтах. А напряжение — это разность потенциалов между двумя точками цепи. Кроме того, эти потенциалы рассматриваются только в электростатическом поле.

Получается, что если мы с вами переместим заряд в 1 кулон и точку n. 1 до точки n. 2, мы также сделаем работу в 1 Джоуль при условии, что разность потенциалов между точками равна 1 Вольт.

Кажется, что это то же самое, но в случае напряжения наличие электростатического поля является обязательным условием. Откуда это взялось? Таким образом, источником этого поля является источник ЭДС, подключенный к цепи.

На изображении хорошо видна разница между ЭДС и напряжением. С правой стороны жидкость движется за счет давления (натяжения), а с левой стороны за счет работы внешних сил (электродвижущей силы).

Получается, что если взять какой-нибудь гальванический элемент, например, аккумулятор, и измерить его напряжение мультиметром без подключенной нагрузки, мы получим значение ЭДС.

Если мы создадим замкнутую схему, в которую будет подключена любая нагрузка, то измеряя напряжение на тех же выводах АКБ, мы уже увидим напряжение и оно будет немного меньше значения ЭДС.

Это связано с тем, что внутри любого источника ЭДС есть внутреннее сопротивление, и когда мы подключаем нагрузку, падение напряжения происходит не только на концах нагрузки, но и на внутреннем сопротивлении источника ЭДС.

Если вам понравилась статья, пожалуйста, поставьте лайк и благодарим за внимание.

Чем ЭДС отличается от напряжения

Изучая физику, мы сталкиваемся с такими понятиями, как ЭДС, что сокращенно от электродвижущей силы и напряжения. Обе величины измеряются в вольтах, что сбивает с толку. Ведь если величины имеют одну и ту же единицу измерения, то сами величины, по логике, должны быть одинаковыми.

На практике понятия ЭДС и напряжения приравниваются. Это действие не совсем корректно с физической точки зрения, и если в одних случаях оно спасает и позволяет решить проблему, в других это станет проблемой и приведет к неправильному восприятию. ЭДС можно приравнять к напряжению, но не в физическом смысле.

Чтобы понять эти различия, мы должны сначала вспомнить определения рассматриваемых понятий.

Определение, данное в учебнике, а также в Википедии, следующее:

Электрическое напряжение — это скалярная физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, совершаемой при передаче одиночного испытательного электрического заряда из точки A в точку B.

Это утверждение сложно понять человеку, который все забыл или только изучает основы теории. На практике для объяснения, что такое напряжение, больше подходит изображение:

Если мы сравним проводник с трубой, по которой течет вода, напряжение будет таким же, как давление воды. В одну трубку может течь много или мало воды. Когда воды мало, напряжение низкое. Воды много — напряжение высокое. Но количество воды уже текущее. Из этих соображений можно сделать вывод, что напряжение можно сравнить с давлением в точке стенки трубы.

Теперь об определении ЭДС. Это тоже не очень удобно».

Википедия и учебники формулируют это так:

Электродвижущая сила (ЭДС) — это скалярная физическая величина, которая характеризует работу внешних сил, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока. В замкнутой проводящей цепи ЭДС равна работе этих сил по перемещению одного положительного заряда по всей цепи.

Из сложного определения не совсем понятно, что мы говорим о замкнутой электрической цепи, в которой присутствует источник тока. Но есть разница. В одном случае это работа электрического поля по передаче тестового заряда (напряжения), а в другом — работа внешних СИЛ по перемещению заряда по всей цепи (ЭДС).

Внешние силы — это неэлектростатические силы. Они могут быть самыми разными. Например, в аккумуляторе они возникают за счет энергии химических реакций между электродами и электролитами, а в генераторе — за счет механической энергии вращения ротора генератора. Допустим, мы натерли гребень о шерстяной свитер. Это факт трения и факт проявления работы внешних сил. Что ж, в результате было сформировано обвинительное заключение. Логика та же.

Для простоты можно сказать, что ЭДС — это способность источника тока создавать разность потенциалов в цепи.

Электрический ток, как вы, наверное, уже поняли из логики определения напряжения, часто сравнивают с водопроводной системой. Прибегаем к сравнению.

Для того, чтобы вода циркулировала в трубе, эквивалентной нашему контуру, необходим насос. Этот насос является источником тока, а ЭДС — это способность такого насоса создавать давление в трубопроводе. Есть такая вещь, как давление воды. Именно она лучше всего подходит для этого сравнения.

Возвращаясь к сравнению напряжения с более высокой водой, напряжение будет давлением на трубу, а давление воды, обеспечивающей это давление, будет ЭДС.

Насос создает давление воды, которое создает давление. Источник тока в цепи создает разность потенциалов, обеспечивающую напряжение. Способность создавать напряжение — это электродвижущая сила. Или можно сказать, что причиной появления напряжения является электродвижущая сила. Без ЭДС нет электрического тока, а значит, не может быть напряжения.

Оказывается, прямое согласование ЭДС и напряжения — неправильный прием. В конце концов, разница между электродвижущей силой и напряжением заключается в том, что напряжение является «следствием работы» электродвижущей силы.

Сравнение с разностью потенциалов

Электродвижущая сила и разность потенциалов в цепи — очень похожие физические величины, поскольку обе измеряются в вольтах и ​​определяются работой по перемещению заряда. Одним из основных смысловых отличий является то, что и т.д. С. (E) вызывается преобразованием определенной энергии в электрическую, в то время как разность потенциалов (U) реализует электрическую энергию в других формах. Остальные отличия выглядят так:

• И передает энергию по всей цепочке. U — это мера энергии между двумя точками на диаграмме.
• E является причиной U, но не наоборот.
• E индуцируется в электрическом, магнитном и гравитационном полях.
• Концепция и т.д. Применима только к электрическому полю, а разность потенциалов применяется к магнитному, гравитационному и электрическому полям.

Напряжение на выводах блока питания, как правило, отличается от ЭДС источника. Это связано с наличием внутреннего сопротивления источника (электролита и электродов, обмоток генератора). Формула, связывающая разность потенциалов и ЭДС источника тока, имеет вид U = E-Ir. В этом выражении:

• U — напряжение на выводах истока;
• r — внутреннее сопротивление источника;
• I — ток в цепи.

Режимы работы тестера

Работа мультиметра и его режимы регулируются переключателем. Его верхнее вертикальное положение означает, что устройство выключено.
Разворот в любом другом направлении указывает на смену режима и обозначается следующим образом:

• 
  DCV или V с прямой линией отображает значение постоянного напряжения;
• ACV или V с волной указывает на то, что измеряется напряжение переменного тока;
• Ω — символы этого типа обозначают сопротивление;
• А с прямой линией или сочетанием букв DCA — это показатель постоянного тока (ампер);
• А волной это говорит о том, что мультиметр измеряет силу переменного тока, не во всех приборах она есть;
• знак, обозначающий диод, говорит о том, что диоды могут звучать;
• hFE показывает, что можно измерить характеристики транзисторов.

Все результаты отображаются на экране тестера в секундах, с точностью до сотых долей, сообщая значение выбранного показателя.

Обозначение переменного тока на любом мультиметре можно посмотреть в виде символов AC (переменный ток). Следовательно, ACA — это мощность переменного тока, ACV — это напряжение переменного тока. Это ток, который меняет направление движения огромное, но постоянное количество раз за 1 секунду. В домашних сетях частота изменения 50 Гц.

ЭДС в быту и единицы измерения

Другие примеры можно найти в практической жизни любого обычного человека. В эту категорию попадают привычные вещи, такие как маленькие батарейки и другие миниатюрные батарейки. В этом случае рабочая ЭДС образуется за счет химических процессов, происходящих в источниках постоянного напряжения.

Когда это происходит на выводах (полюсах) аккумулятора из-за внутренних изменений, элемент полностью готов к работе. Со временем ЭДС немного уменьшается, а внутреннее сопротивление значительно увеличивается.

В результате, если вы измеряете напряжение на неподключенной батарее пальца, вы увидите 1,5 В (или около того) в норме, но когда к батарее подключена нагрузка, скажем, вы установили ее в какое-то устройство — это не работает.

Почему? Потому что если предположить, что внутреннее сопротивление вольтметра во много раз превышает внутреннее сопротивление аккумулятора, то вы измерили его ЭДС. Когда аккумулятор начал подавать ток в нагрузку, на его выводах стало не 1,5 В, а, например, 1,2 В — прибору не хватает напряжения или тока для нормальной работы. Именно эти 0,3В попали на внутреннее сопротивление гальванического элемента. Если батарея очень старая и ее электроды разрушены, на клеммах батареи может отсутствовать электродвижущая сила или напряжение, например ноль.

Электромагнитная индукция (самоиндукция)

Начнем с электромагнитной индукции. Это явление описывает закон электромагнитной индукции Фарадея. Физическое значение этого явления — способность электромагнитного поля индуцировать электромагнитное поле в соседнем проводнике. В этом случае либо поле должно изменяться, например, по величине и направлению векторов, либо двигаться относительно проводника, либо проводник должен смещаться относительно этого поля. В этом случае на концах проводника возникает разность потенциалов

Есть еще одно похожее по смыслу явление — взаимоиндукция. Поскольку изменение направления и силы тока в катушке индуцирует ЭДС на выводах соседней катушки, он широко используется в различных областях техники, включая электрические и электронные. Это основа работы трансформаторов, в которых магнитный поток одной обмотки индуцирует ток и напряжение во второй.

В электронике физический эффект, называемый ЭДС, используется при производстве специальных преобразователей переменного тока, которые обеспечивают желаемые значения действующих значений (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженеры смогли разработать множество электрических устройств: от обычного индуктора (дросселя) до трансформатора.

Понятие взаимной индукции применимо только к переменному току, во время протекания которого в цепи или проводнике изменяется магнитный поток.

Для электрического тока постоянного направления характерны и другие проявления этой силы, например, разность потенциалов на полюсах гальванического элемента, о которой мы поговорим позже.

В чем разница между электродвижущей силой (ЭДС) и напряжением

Напряжение — это следствие прохождения электрического тока по цепи. Это происходит в областях с сопротивлением на пути электрического тока. Любая материя имеет сопротивление (кроме сверхпроводников), поэтому на всем пути электрический ток имеет напряжение, которое толкает его по цепи. Где-то больше, где-то меньше, это зависит от силы конкретного участка.

Электродвижущая сила (ЭДС) — это сила, которая перемещает заряды в замкнутой цепи.

Возьмем пример по аналогии с замкнутой схемой.

Подаем воду по трубе. Это создаст давление на стенки трубы. И откуда это давление? Из воды? Нет. Это давление — часть головки, которая перемещает воду по трубке. А давление — это ЭДС. Напряжение в этом примере — это давление на стенки трубы. То есть вода сама по себе не потечет по трубе, если нет давления. И давление в трубке не поднимется, если давления нет. Конечно, в этом примере не все так точно, но он позволяет гораздо легче понять суть.

Сумма всех напряжений в цепи = ЭДС. Это второй закон Кирхгофа. Электродвижущая сила является причиной движения электронов по цепи.

В ЭДС внешние силы (химические реакции, солнечная энергия, механическая работа и т.д.) действительно работают, перемещая заряд по замкнутой цепи от отрицательного к положительному потенциалу. Проще говоря, ЭМП — это объект для выработки электроэнергии.

А напряжение — это часть ЭДС в замкнутых участках цепи. Напряжение, в отличие от ЭДС, выполняет электрическую работу по перемещению зарядов по цепи. Например, при последовательном подключении он везде может быть разным. И это, видимо, связано с тем, что на пути электронов есть препятствия. И чем сильнее это препятствие, тем больше поле должно затратить энергии на перемещение заряда.

То есть от электрического тока и сопротивления зависит, какое падение напряжения (часть ЭДС) будет на нагрузке: U = RI.

А ЭДС, в свою очередь, является источником всех напряжений в цепи. Без ЭДС нет и электрического тока. А также напряжение.

Проще говоря, ЭДС равномерно распределяется по электрической цепи в виде напряжения, когда цепь замкнута. Когда цепь не замкнута, в ней нет напряжения. Напряжение выполняет только электрическую работу по перемещению зарядов по цепи. Но без замыкания цепи нет напряжения.

Само напряжение невозможно измерить, не замкнув цепь. Невозможно измерить незамкнутый источник вольтметром или мультиметром. Просто потому, что прибор замыкает цепь и измеряет ток, протекающий по ней. Этот ток умножается на выбранный шунт (сопротивление), и получается измеренное напряжение.

Здесь нет противоречия. Разность потенциалов источника (ЭДС) перемещает заряды по цепи. Эта работа распределяется по всем участкам схемы в зависимости от сопротивлений. И только когда цепь замкнута и электроны могут идти по цепи (им есть куда идти) — напряжение возрастает. Поэтому измерить напряжение без замыкания цепи невозможно. И также теоретически невозможно рассчитать напряжение без замыкания цепи. Чтобы узнать напряжение, нужно знать мощность или силу тока. Данные о силе тока или мощности можно найти только после замыкания цепи тоже теоретически.

Почему же тогда на батареях или аккумуляторах, или в любом другом источнике указывается напряжение, а не ЭДС? Дело в том, что в идеальном источнике нет внутреннего сопротивления. Внутреннее сопротивление может быть контактами, материалами, химическими реакциями, реакциями.

А поскольку они обладают сопротивлением, когда через них протекает электрический ток, на них появляется напряжение. Следовательно, в вольтах на клеммах источника тока это называется напряжением, а не электродвижущей силой.

Только сверхпроводники могут иметь практически нулевое сопротивление.

Такое смешение понятий часто вводит в заблуждение, например: «Если напряжение является следствием прохождения тока, то почему напряжение является причиной движения зарядов?» Причина прохождения электрического тока в цепи — ЭДС. Следствием прохождения тока по цепи в гостиничных зонах является возникновение напряжения. Напряжение всей цепи равно ЭДС.

Например, электродвижущая сила батареи составляет 4,88 В, а напряжение на ее выводах составляет 4,85 В. Стоит ли использовать значения электродвижущей силы, если на клеммах источника все еще остается небольшой процент вольт?

В быту не принято употреблять термин ЭДС, в этом нет необходимости. Но если вы проектируете схемы, собираете их или паяете, сопротивление блока питания — очень важный параметр. Регулировка сопротивления влияет на всю работу схемы. И это касается не только блоков питания, но и всей аналоговой и цифровой техники.

Теория относительности и напряжение

Допустим, есть три шара.

Один из них заряжается +15 В, второй + 5 В и третий 0. Какой из них будет более положительным, а какой — отрицательным? Вся материя состоит из молекул. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов.

Атомы имеют разные свойства, но у каждого есть протон и электрон, и почти все они имеют нейтрон в дополнение к вышеупомянутому. Что определяет заряд атома? Это компенсация зарядов электронов и протонов. Электрон — это минус, а протон — плюс. Если электронов не хватает, атом заряжен положительно, если избыток — отрицательно. Почему это происходит? Это результат физических свойств атомов, окружающей среды и взаимодействия с другими материалами. Например, валентные электроны могут покидать атомы, делая их положительными.

Третий шар, который является нейтральным (с компенсацией протонов и электронов), будет отрицательным по отношению к первым двум. Потому что по сравнению с этими шарами у этого шара больше электронов. Позитивные люди склонны принимать это и тянутся к нему. А как насчет двух положительных шариков? Кто менее позитивен, становится негативным. Если вычесть значение второго шара из остальных, получится следующая ситуация: первый шар имеет + 10В, второй — 0В, а третий — -5В.

По сравнению с первым шаром, два других стали отрицательными, и разность потенциалов увеличилась. Следовательно, если два тела заряжены положительно (или отрицательно) с разницей, они могут быть противоположны друг другу.

Это не противоречит закону Кулона. Два положительных (или отрицательных) шара отталкиваются друг от друга при одинаковом заряде. То есть, если есть два шара + 5V и + 5V, они начнут отталкивать друг друга, но если у них + 4V и + 5V, они начнут притягиваться, пока не компенсируют друг другу заряды одинакового значения (+ 4,5 В). Однако по сравнению с 0 положительно заряженные тела остаются.

Главные отличия ЭДС от напряжения

Электродвижущая сила называется напряжением, которое, согласно ее определению, является отношением работы внешних сил по отношению к передаче положительного заряда непосредственно к самому значению этого заряда. Напряжение, в свою очередь, уже является соотношением между работой электрического поля по отношению к передаче так называемого электрического заряда. Так, например, если в вашем автомобиле есть аккумулятор, его ЭДС всегда будет 13 Вольт. Что ж, если к вышеупомянутому прибору с включенными фарами еще подключить вольтметр, прибор, предназначенный для измерения напряжения, последний показатель окажется намного ниже 13 Вт. Эта тенденция, возможно, немного странная, связана с тем, что Дело в том, что в аккумуляторе, как внешние силы, воспринимается действие химической реакции. При этом в автомобиле предусмотрен и генератор, который вырабатывает простой электрический ток при работающем двигателе.

В свете вышесказанного можно говорить об основных отличительных особенностях ЭДС и напряжения:

1. ЭДС будет зависеть от самого источника. Ну а если говорить о напряжении, то его показатель напрямую зависит от того, какое соединение и какой ток сейчас течет по цепи.
2. ЭДС — это физическая величина, необходимая для характеристики работы некулоновских сил, а напряжение характеризует работу тока по отношению к движению заряда последним.
3. Эти концепции также различаются, потому что электродвижущая сила предназначена для магнитной индукции, в то время как напряжение чаще используется по отношению к постоянному току.

Как определить значение переменного напряжения в сети

Важным моментом при определении переменного напряжения является то, что щупы мультиметра подключены параллельно измеряемому устройству. Это связано с тем, что само напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками.

можно использовать тот же принцип, что и в случае переменного тока. Отрегулируйте диапазон значений от максимума до минимума, не забывая о положении датчиков.

Например, вы можете использовать стандартную батарею для измерения переменного напряжения. Переключатель установлен в соответствующий режим, интервал выставлен. В этом случае щупы касаются батареи параллельно с обеих сторон. И сразу видно, как на экране отображается значение напряжения исследуемого элемента.

С постоянным напряжением ситуация такая же, только нужно не забыть перевести переключатель в правильный режим.

Вне зависимости от модели и специфики работы мультиметра важно соблюдать правила пожарной безопасности, правильно обращаться с электрическими приборами, не подвергая опасности свое здоровье.

Зачем нужны электролитические конденсаторы и как их менять

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник питания, который непрерывно создает разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии называются источниками электрической энергии (или источниками тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и поддерживает разность потенциалов между концами проводника в течение длительного времени.

Иногда говорят, что ЭДС создает в цепи электрический ток. Необходимо помнить об условности такого определения, поскольку выше мы уже установили, что причиной появления и существования электрического тока является электрическое поле.

Источник электроэнергии выполняет некоторую работу, перемещая электрические заряды через весь замкнутый контур. За единицу измерения электродвижущей силы принимается вольт (сокращенно вольт обозначается буквой B или V — латинское «ve»). ЭДС источника электроэнергии равна одному вольту, если при движении кулона электричества по всему замкнутому контуру источник электроэнергии выполняет работу, равную одному джоулю:

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии.

На практике для измерения ЭДС используются как большие, так и меньшие единицы, а именно:

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

Очевидно, 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1.000.000 мкВ; 1 мВ = 1000 мкВ.

В настоящее время существует несколько типов источников электроэнергии. Впервые в качестве источника электричества использовалась гальваническая батарея, состоящая из нескольких кружков из цинка и меди, между которыми помещалась кожа, пропитанная подкисленной водой. В гальванической батарее химическая энергия была преобразована в электрическую (подробнее об этом в главе XVI). Гальваническая батарея получила свое название от итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737-1798), одного из основоположников теории электричества.

Многочисленные эксперименты по совершенствованию и практическому использованию гальванических батарей проводил русский ученый Василий Владимирович Петров. В начале прошлого века он создал самую большую гальваническую батарею в мире и использовал ее для серии блестящих экспериментов. Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Другой важный источник электроэнергии, широко используемый в электротехнике и радиотехнике, — это генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую. В химических источниках электроэнергии и генераторах электродвижущая сила проявляется таким же образом, создавая разность потенциалов на выводах источника и сохраняя ее в течение длительного времени.

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

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

Элементы корпуса

Поскольку цифровые модели становятся все более востребованными, основные обозначения и характеристики мультиметров будут рассмотрены именно на их примере.

Они оснащены жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются измеренные значения. Чуть ниже находится переключатель, вращающийся вокруг своей оси. Указывает выбранный тип и диапазон измерения.

к гнездам на корпусе мультиметра подключаются 2 щупа с проводами: красный или положительный, черный или отрицательный.

Отрицательный щуп всегда подключается к разъему с надписью «земля» или «COM». Плюс подключается к любому другому разъему.

Следует отметить, что разъемов может быть 2, 3 или 4. Их количество зависит от модели и производителя. Однако даже в таких мультиметрах может меняться гнездо для подключения только положительного щупа, отрицательный остается на прежнем месте.

Что собой представляет ЭДС и почему его часто путают с напряжением?

ЭДС, или электродвижущая сила, как ее обычно называют во многих учебниках, — это физическая величина, которая характеризует работу любых внешних сил, присутствующих в источниках постоянного или переменного тока. Если мы говорим о замкнутой проводящей цепи, то следует отметить, что в этом случае ЭДС будет равна работе сил по перемещению одиночного положительного заряда по указанной выше цепи. Электродвижущая сила и напряжение путают — не без причины. Как известно, эти два понятия сегодня измеряются в вольтах. При этом можно говорить об ЭДС в любой части цели, потому что на самом деле это особая работа внешних сил, которые действуют не во всей цепи, а только в какой-то конкретной области.

Особого внимания с вашей стороны заслуживает тот факт, что ЭДС гальванического элемента предполагает работу внешних сил, работающих при перемещении одиночного положительного заряда от одного полюса к совершенно другому. Работа этих внешних сил напрямую зависит от формы траектории, но не может быть выражена через разность потенциалов. Последнее связано с тем, что внешние силы не являются потенциальными. Несмотря на то, что напряжение — одно из самых простых понятий, многие потребители не до конца понимают, что это такое. Если вы этого тоже не понимаете, мы считаем необходимым привести вам несколько примеров.

Возьмем для наглядности обычный резервуар для воды. Из такой емкости должна будет выйти обычная труба. Следовательно, высота водяного столба или давление, простыми словами, будет представлять напряжение, в то время как поток воды будет электрическим током. Ввиду вышеизложенного, чем больше воды подается в резервуар, тем выше его давление и напряжение соответственно.

Чем отличается ЭДС от напряжения: простое объяснение на примере

Многие люди (в том числе некоторые электрики) путают понятие электродвижущей силы (ЭДС) и напряжения. Хотя эти понятия разные. Они хоть и незначительны, но разобраться в них неспециалисту сложно. Единица измерения играет в этом важную роль. Напряжение и ЭДС измеряются в одних и тех же единицах — вольтах. На этом отличия не заканчиваются, обо всем подробно рассказали в статье!

Что такое электродвижущая сила

Под ЭДС понимается физическая величина, характеризующая работу любых внешних сил, находящихся в источниках питания постоянного или переменного тока. Также, если есть замкнутая цепь, то можно сказать, что ЭДС равна работе сил по перемещению положительного заряда в отрицательный по замкнутой цепи. Или, проще говоря, ЭДС источника тока представляет собой работу, необходимую для перемещения единичного заряда между полюсами.

Более того, если источник тока имеет бесконечную мощность и отсутствует внутреннее сопротивление (позиция A на рисунке), то ЭДС можно рассчитать по закону Ома для участка цепи, поскольку напряжение и электродвижущая сила в этом случае являются тем же.

I = U / R,

где U — напряжение, а в рассматриваемом примере — ЭДС.

Однако настоящий источник питания имеет конечное внутреннее сопротивление. Следовательно, этот расчет нельзя применить на практике. В этом случае для определения ЭДС используется формула полной схемы.

I = E / (R + r),

где E (также обозначается «ԑ») — ЭДС; R — сопротивление нагрузки, r — внутреннее сопротивление источника питания, I — ток в цепи.

Однако эта формула не учитывает сопротивление проводников цепи. Следует понимать, что внутри источника постоянного тока и во внешней цепи ток течет в разных направлениях. Разница в том, что внутри элемента течет от минуса к плюсу, затем во внешней цепи от плюса к минусу.

Это ясно показано на следующем рисунке:

В этом случае электродвижущую силу измеряют вольтметром, если нет нагрузки, т. Е. Блок питания на холостом ходу.

Чтобы найти ЭДС между напряжением и сопротивлением нагрузки, необходимо найти внутреннее сопротивление источника питания, для этого дважды измеряется напряжение при разных токах нагрузки, после чего определяется внутреннее сопротивление. Ниже представлена ​​процедура расчета по формулам, тогда R1, R2 — сопротивление нагрузки для первого и второго измерения соответственно, остальные значения одинаковы, U1, U2 — напряжение источника на его зарядке на выводах.

Итак, мы знаем ток, поэтому он равен:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

В котором:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Если подставить в первые уравнения, то:

I1 = E / ((U1 / I1) + r)

I2 = E / ((U2 / I2) + r)

Теперь разделим левую и правую части друг на друга:

(I1 / I2) = E / ((U1 / I1) + r) / E / ((U2 / I2) + r)

После расчета по сопротивлению источника тока получаем:

г = (U1-U2) / (I1-I2)

Внутреннее сопротивление r:

г = (U1 + U2) / i,

где U1, U2 — напряжение на выводах истока при разных токах нагрузки, I — ток в цепи.

Тогда ЭДС равна:

E = I * (R + r) или E = U1 + I1 * r

Для чего нужен припой и как его выбрать

Последовательность подключения

важно отметить, что при начале измерения уровня переменного тока совсем не обязательно соблюдать полярность подключения щупов. Если его значение отрицательное, перед числами на экране появится знак «минус».

Ставим переключатель мультиметра, измеряющего этот показатель, в соответствующее положение и выставляем диапазон измерения.

К выбору пределов измерений следует подходить как можно более ответственно. Если измеряемый ток значительно превышает выбранный диапазон, это может вызвать перегорание предохранителя или, что еще хуже, всего мультиметра.

Обратите внимание на выбор разъема (гнезда). Ниже должно быть максимальное значение силы тока, которую вы хотите измерить. 10 А означает, что измеряется ток до 10 А (довольно большой).

Для настройки процесса измерения сначала установите переключатель на максимально допустимый диапазон значений, вставьте штекеры щупа в розетки. Также при необходимости снизьте уровень.

Для измерения силы переменного или постоянного тока мультиметр необходимо подключить в цепь последовательно с нагрузкой (фонариком, лампой, кулером, радиосхемой и т.д.). Это основное правило для всех электроизмерительных приборов. То есть для измерения тока мультиметр включают «в разрыв» цепи.

От электростатики к электрокинетике

В конце 18 — начале 19 веков работы таких ученых, как Кулон, Лагранж и Пуассон, заложили математическую основу для определения электростатических величин. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. Франклин уже ввел понятие «количество электрического вещества», но пока ни он, ни его последователи не смогли его измерить.

После экспериментов Гальвани Вольта попытался найти доказательства того, что «гальванические жидкости» животного имеют ту же природу, что и статическое электричество. В своем поиске истины он обнаружил, что, когда два электрода из разных металлов контактируют через электролит, они оба заряжаются и остаются заряженными, несмотря на то, что цепь замыкается нагрузкой. Это явление не соответствовало существующим представлениям об электричестве, потому что электростатические заряды в этом случае должны были рекомбинировать.

Вольта ввел новое определение силы, действующей в направлении разделения зарядов и удержания их в этом состоянии. Он назвал это электромотором. Такое объяснение для описания работы батареи не соответствовало теоретическим основам физики того времени. В кулоновской парадигме первой трети XIX века и др. с. Вольта определялась способностью одних тел вырабатывать электричество в других.

Важнейший вклад в объяснение работы электрических цепей внес Ом. Результаты серии экспериментов привели его к построению теории электропроводности. Он ввел значение «напряжения» и определил его как разность потенциалов между контактами. Подобно Фурье, который в своей теории различал количество тепла и температуру при теплопередаче, Ом создал модель по аналогии, связывая количество переносимого заряда, напряжение и электрическую проводимость. Закон Ома не противоречил накопленным знаниям об электростатическом электричестве.

Итак, благодаря Максвеллу и Фарадею существующие объяснительные модели получили новую теорию поля. Это позволило разработать концепцию связанной с полем энергии как для статических потенциалов, так и для электродвижущей силы. Основные даты эволюции концепции ЭМП:

• 1800 г. — строительство гальванической батареи Вольта;
• 1826 Ом формулирует свой закон для полной цепи;
• 1831 г. — открытие Фарадеем электромагнитной индукции.

Что такое напряжение

Электрическое напряжение (обозначаемое как U) — это физическая величина, которая отражает количественную характеристику работы электрического поля при передаче заряда из точки A в точку B. Следовательно, напряжение может быть между двумя точками в цепи, но в отличие от ЭДС, она может находиться между двумя выводами какого-либо из элементов цепи. Помните, что ЭДС характеризует работу, совершаемую внешними силами, то есть работу самого источника тока или ЭДС по передаче заряда по всей цепи, а не конкретному элементу.

Это определение можно выразить простыми словами. Постоянное напряжение — это сила, которая перемещает свободные электроны от одного атома к другому в определенном направлении.

Для переменного тока используются следующие понятия:

• мгновенное напряжение — это разность потенциалов между точками в заданный период времени;
• пиковое значение — представляет собой максимальное значение по модулю мгновенного значения напряжения за период времени;
• среднее значение — постоянная составляющая напряжения;
• среднеквадратичное и среднеквадратичное значение.

Напряжение участка цепи зависит от материала проводника, сопротивления нагрузки и температуры. Так же, как электродвижущая сила измеряется в вольтах.

Часто, чтобы понять физическое значение стресса, его сравнивают с водонапорной башней. Столб воды отождествляется с напряжением, а поток — с током.

При этом столб воды в башне постепенно уменьшается, что характеризует снижение напряжения и уменьшение силы тока.