- Что такое электродвижущая сила
- Чем отличается ЭДС от напряжения: простое объяснение на примере
- Что такое электродвижущая сила
- Что такое напряжение
- Сравнение с разностью потенциалов
- На что указывает отрицательная ЭДС клетки?
- Как образуется ЭДС
- Что собой представляет ЭДС и почему его часто путают с напряжением?
- Идеальный источник ЭДС
- shpory_elektronika
- ЭДС и напряжение в электрической цепи
- Какая связь между ЭДС и током?
- Почему вырабатывается ЭМП?
- Ток — это энергия?
- Как узнать, положительная или отрицательная ЭДС?
- Что такое напряжение
- Зачем нужны электролитические конденсаторы и как их менять
- В чем разница между E и V?
- Электромагнитная индукция (самоиндукция)
- Что такое ЭДС — объяснение простыми словами
- Практика
- Так в чем же отличие
- ЭДС в быту и единицы измерения
- Для чего нужен припой и как его выбрать
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.
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.
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:
Если подставить в первые уравнения, то:
Теперь разделим левую и правую части друг на друга:
После расчета по сопротивлению источника тока получаем:
Внутреннее сопротивление r:
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
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
Мы подробно рассмотрели этот вопрос в отдельной статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
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, затем 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
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 схемы, но, в отличие от ЭДС, оно может быть между двумя выводами одного из элементов схемы.
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.
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.
На что указывает отрицательная ЭДС клетки?
Если ЭДС гальванического элемента отрицательная, это означает, что ЭДС положительна для обратной реакции, а обратная реакция является спонтанной, и элемент также работает в противоположном направлении.
Как образуется ЭДС
Идеальный источник электромагнитных полей — это генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его выводах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС безгранична. Истинный источник ЭДС, в отличие от идеального, имеет внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема генератора истинной ЭДС представляет собой последовательное соединение генератора идеальной ЭДС E и его внутреннего сопротивления Ri.
На практике, чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к идеальному режиму работы, делается попытка минимизировать внутреннее сопротивление реального генератора Ri, а сопротивление нагрузки Rн должно быть подключено к значению не менее 10 умноженное на значение внутреннего сопротивления генератора, т.е необходимо выполнение условия: Rн >> Ri
Чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют с помощью специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление генератора истинного электромагнитного поля нельзя сделать бесконечно малым, оно минимизировано и выполнено стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике стандартные значения выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).
Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключаются к антеннам коаксиальным кабелем с таким волновым сопротивлением. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники напряжения питания, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной технике, выполняются с использованием специальных электронных схем для стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически постоянное выходное напряжение источника питания в определенном диапазоне токи, потребляемые источником ЭДС (иногда называемым источником напряжения).
На схемах подключения источники ЭДС представлены следующим образом: E — источник постоянной ЭДС, а (t) — источник гармонической (переменной) ЭДС в виде функции времени. Электродвижущая сила E батареи идентичных элементов, соединенных последовательно, равна электродвижущей силе ячейки E, умноженной на количество ячеек n в батарее: E = nE.
Постоянный ток и электромагнитные поля.
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 на 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.
Идеальный источник ЭДС
Предположим, наша батарея имеет нулевое внутреннее сопротивление, поэтому оказывается, что Rin = 0.
несложно догадаться, что в этом случае падение напряжения на нулевом сопротивлении также будет нулевым. В результате наш график будет выглядеть так:
В результате мы только что получили источник ЭМП. Следовательно, источник ЭДС является идеальным источником питания, где напряжение на выводах не зависит от тока в цепи. То есть, какую бы нагрузку мы ни подключили к такому источнику ЭДС, он все равно будет выдавать необходимое напряжение без просадок. Сам источник ЭМП обозначается так:
На практике идеального источника электромагнитных полей не существует.
shpory_elektronika
- Расчет разветвленных цепей методом эквивалентных преобразований.
Эквивалент
называется преобразование, при котором напряжение и токи в непреобразованных частях цепи не изменяются.
При расчете сложных электрических схем во многих случаях целесообразно их упростить, изгибая, заменяя отдельные участки схемы последовательным, параллельным и смешанным подключением резисторов с эквивалентным сопротивлением методом эквивалентных преобразований
(метод преображений) электрические схемы.
Электрическая цепь с последовательным соединением резисторов (рис. 1.2) заменяется схемой с эквивалентным сопротивлением (рис. 1.3), равным сумме всех сопротивлений цепи:, где — сопротивления отдельных участков схема.
Рис. 1.2. Последовательное соединение резисторов
Рис. 1.3. Эквивалентная схема
В этом случае ток I в электрической цепи остается неизменным, все сопротивления протекают одинаковым током. Напряжения (падения напряжения) на резисторах при последовательном включении распределяются пропорционально сопротивлениям отдельных секций:
При параллельном соединении резисторов все резисторы находятся под одинаковым напряжением U (рис. 1.4). В электрической цепи, состоящей из параллельно включенных резисторов, целесообразно заменить цепь эквивалентным сопротивлением, которое определяется выражением, где — сумма обратных величин к сопротивлениям участков параллельных ветвей электрическая цепь (сумма проводимостей ветвей цепи); — сопротивление параллельного участка цепи; — эквивалентная проводимость параллельного участка цепи; n — количество параллельных ветвей цепочки.
При параллельном соединении двух резисторов и эквивалентных сопротивлений, и токи распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям, а .
Рис. 1.4. Параллельное соединение резисторов
При смешанном соединении резисторов (рис. 1.5), то есть при наличии участков электрической цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов, эквивалентное сопротивление цепи определяется по выражению
Суть метода заключается в приведении сложной разветвленной цепи с помощью преобразований, эквивалентных простейшей одноконтурной цепи, включающей ответвление с заданным током, величина которого затем определяется по закону Ома. К эквивалентным преобразованиям относятся: а) преобразование представления источников электрической энергии *; б) замена последовательных и параллельных соединений однотипных элементов эквивалентными одиночными элементами; в) преобразование связей «звезда» — «треугольник» и «треугольник» — «звезда».
Преобразование треугольника сопротивления в эквивалентную звезду
Существуют схемы, в которых нет резисторов, включенных последовательно или параллельно, например, мостовая схема, показанная на рис. 2.4. Определить эквивалентное сопротивление этой цепи относительно ответвления с источником ЭДС описанными выше методами невозможно. Если заменить треугольник сопротивлений R1-R2-R3, соединенный между узлами 1-2-3, звездой из трехлучевых резисторов, радиусы которых расходятся от точки 0 к тем же узлам 1-2-3 , эквивалент сопротивления полученной цепи легко определяется.
Рис. 2.4 Сопротивление звездообразной балки эквивалентного сопротивления равно произведению сопротивлений соседних сторон треугольника, разделенному на сумму сопротивлений всех сторон треугольника. Согласно этому правилу сопротивления лучей звезды определяются по формулам:
Эквивалентное включение получившейся схемы определяется по формуле
ЭДС и напряжение в электрической цепи
Источник электрической энергии осуществляет прямое движение электрических зарядов по замкнутой цепи (рис. 1.3.).
Энергия W, которую источник тратит или может затратить на перемещение единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, характеризует электродвижущую силу источника E (ЭДС)
:
Из определения следует, что ЭДС — это энергетическая характеристика источника тока, а не характеристика мощности, как можно было бы решить по названию «электродвижущая сила». ЭДС измеряется в вольтах:
(вольт).
Энергия, затрачиваемая на перемещение единицы положительного заряда в любом участке замкнутой цепи, характеризует напряжение или падение напряжения в этом участке (внутреннем или внешнем)
:
Для замкнутой электрической цепи условие равновесия напряжений
(1.3)
Следовательно, ЭДС источника (E
) можно рассматривать как сумму падений напряжения на внутренних концах (
U0
) и снаружи (
Ты
) участков замкнутого контура (рис. 2.3).
Закон Ома для участка цепи
Закон Ома для участка электрической цепи устанавливает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением в этом участке цепи.
Направленное движение электрических зарядов в проводнике (т. Е. Электрический ток I
) происходит под действием сил однородного электрического поля (рис. 2.4). Напряженность поля определяется выражением
где — напряжение на участке жилы длиной l
… Плотность тока в проводнике пропорциональна напряженности однородного электрического поля, силы которого перемещают в нем заряды направленно:
(1.4)
где это находится
— коэффициент пропорциональности, называемый проводимостью, который характеризует способность проводника проводить электрический ток.
Подставляя в выражение (2.4) значение напряженности однородного электрического поля, силы которого перемещают заряды в проводнике, получаем
или
где — электрическое сопротивление сечения проводника (RAB
) длинный
я
,
Тогда (1.5)
Это математическое выражение закона Ома для участка AB
электрическая цепь.
Следовательно, ток в участке электрической цепи пропорционален напряжению в этом участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участка
.
Закон Ома для участка цепи позволяет определить напряжение данного участка
(1.6)
а также рассчитать сопротивление участка электрической цепи
(1,7)
Выражения (1.6) и (1.7) являются арифметическими следствиями закона Ома, широко используемого для расчета электрических цепей.
Электрическое сопротивление
Как уже было сказано, электрическое сопротивление обозначается буквой R
… Единица сопротивления — Ом:
[Р
] = Ом.
Электрическое сопротивление проводника — это сопротивление, которое атомы или молекулы проводника оказывают направленному движению зарядов.
Сопротивление R
зависит от длины проводника
я
, площадь поперечного сечения
С
и проводящий материал
:
(1.8)
где — удельное сопротивление проводника, зависящее от свойства материала проводника.
Удельное сопротивление (ρ
) Это сопротивление проводника из определенного материала длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20 ° С. Удельное сопротивление некоторых проводников приведено в Приложении 4.
Единица измерения удельного сопротивления
,
до такой степени, что
Однако на практике сечение проводника выражается в мм2. Вот потому что .
Удельное сопротивление проводника определяет область его применения. Так, например, для подключения источника к потребителю используются металлические провода с низким удельным сопротивлением — алюминиевые, медные. Для обмоток реостатов нагревательных приборов используются высокоомные сплавы: нихром, фехраль (это уменьшает длину проводника).
Величина сопротивления называется проводимостью
Единица измерения проводимости — сименс
[ГРАММ
] = См. (Siemens)
Элементы электрической цепи характеризуются сопротивлением R
, они называются резистивными, а промышленные изделия, предназначенные для сопротивления электрическому току, называются резисторами. Резисторы бывают регулируемые и нерегулируемые, проволочные и непроволочные, пленочные, композитные и др.
Сопротивление проводов зависит от их температуры.
Сопротивление проводника при любой температуре (с достаточной степенью точности при изменении температуры в пределах 0 ÷ 100 ° С) можно определить по выражению
(1.9)
где R2
— сопротивление жилы при конечной температуре
t2
— сопротивление проводника при начальной температуре
t1
— температурный коэффициент сопротивления.
Температурный коэффициент сопротивления определяет относительное изменение сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 ° C. Единицей измерения температурного коэффициента сопротивления является
Для разных проводников температурный коэффициент сопротивления имеет разные значения (приложение 4).
Для металлических проводников (приложение 4) температурный коэффициент сопротивления α
положительный, то есть с повышением температуры сопротивление металлических проводников (2.9) увеличивается. Объясняется это тем, что при нагревании увеличивается подвижность атомов и молекул металла и, соответственно, увеличивается количество столкновений с ними электрических зарядов. Таким образом, увеличивается сопротивление прямому перемещению этих зарядов, то есть увеличивается сопротивление металлического проводника.
Для проводников второго типа (электролиты) и углерода температурный коэффициент сопротивления α
отрицательные, то есть с повышением температуры их сопротивление уменьшается (2.9). Объясняется это тем, что с повышением температуры связи между положительно и отрицательно заряженными частицами ослабевают, что приводит к увеличению ионизации, вызывающей электропроводность, то есть сопротивление электролитов и углерода снижается. Для большинства электролитов
α
= -0,02 ° С-1, а для угля α = — 0,005 ° С-1.
Какая связь между ЭДС и током?
Электродвижущая сила (ЭДС) равна конечной разности потенциалов при отсутствии тока. ЭДС и разность потенциалов на клеммах (V) измеряются в вольтах, но это не одно и то же. ЭДС (ϵ) — это количество энергии (E), которое батарея передает каждому кулону заряда (Q), проходящего через нее.
Почему вырабатывается ЭМП?
В природе ЭДС возникает, когда возникают колебания магнитного поля на поверхности… В электрическом генераторе изменяющееся во времени магнитное поле внутри генератора создает электрическое поле за счет электромагнитной индукции, которая создает разность напряжений между выводами генератора.
Ток — это энергия?
Во многих справочниках утверждается, что электричество — это форма энергии, а электрический ток — это поток энергии, но это не совсем так. Да, электрическая энергия существует, но эту энергию нельзя назвать «электричеством», потому что кулоны электричества сильно отличаются от джоулей электромагнитной энергии.
Как узнать, положительная или отрицательная ЭДС?
Представьте себе количество силовых линий, проходящих через катушку («магнитопровод»). Если он увеличивается, то он положительный, а это означает, что c отрицательно. Если же количество строк уменьшается, то оно отрицательное, а это означает, что c положительно.
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.
Зачем нужны электролитические конденсаторы и как их менять
В чем разница между E и V?
Термин E указывает электрическое поле, а член V указывает разность потенциалов. Электрическое поле — это область вокруг заряда, где на единичный заряд действует сила, а разность потенциалов — это разность напряжений между двумя выводами батареи.
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 перемещаться относительно проводника, либо проводник должен перемещаться 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 эффективных величин (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженерам удалось 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.
Что такое ЭДС — объяснение простыми словами
Что такое ЭМП в физике, химии, электротехнике и как она проявляется. Определение понятия и формулы. Разница между ЭДС и напряжением в электрической цепи.
Под ЭДС понимается удельная работа внешних сил по перемещению единичного заряда в цепи электрической цепи. Эта концепция в электричестве включает множество физических интерпретаций, относящихся к различным областям технических знаний. В электротехнике это особая работа внешних сил, возникающая в индуктивных обмотках при приложении к ним переменного поля. В химии это означает разность потенциалов, возникающую при электролизе, а также во время реакций, сопровождающихся разделением электрических зарядов. В физике это соответствует, например, электродвижущей силе, создаваемой на концах электрической термопары. Чтобы простыми словами объяснить суть ЭМП, потребуется рассмотреть каждый из вариантов ее трактовки.
Прежде чем перейти к основной части статьи, отметим, что электромагнитные поля и напряжение имеют очень похожее значение, но все же немного отличаются. Короче говоря, ЭДС у источника питания без нагрузки и когда к нему подключена нагрузка, это уже напряжение. Потому что количество вольт на блоке питания под нагрузкой почти всегда чуть меньше, чем без него. Это связано с внутренним сопротивлением источников питания, таких как трансформаторы и гальванические элементы.
Практика
Мы уже говорили, что в повседневной жизни электрическое поле возникает, когда вы снимаете с себя шерстяную или синтетическую одежду и искры проскальзывают по вашим волосам и шерсти, когда вы протираете пластиковую линейку и держите маленькие кусочки бумаги, и меня привлекает и так далее. Но это не обычные технические примеры.
В проводниках минимальный EF вызывает движение носителей заряда и их перераспределение. В диэлектриках, поскольку ширина запрещенной зоны в этих веществах велика, электронный пучок заставит носители заряда двигаться только в том случае, если диэлектрик сломается. В полупроводниках действие происходит между диэлектриком и проводником, но необходимо преодолеть малую ширину запрещенной зоны путем передачи энергии порядка 0,3… 0,7 эВ (для германия и кремния).
Из того, что есть в любом доме, бывает электронная техника, в том числе блоки питания. У них есть важная деталь, которая работает благодаря электрическому полю — это конденсатор. В нем заряды удерживаются на пластинах, разделенных диэлектриком, именно за счет работы электрического поля. На изображении ниже вы можете увидеть обычное изображение зарядов на пластинах конденсатора.
Другое применение в электротехнике — полевые транзисторы или МОП-транзисторы. В их названии уже упоминается принцип действия. В них принцип работы основан на изменении проводимости СТОК-ИСТОК под действием поперечного электрического поля на полупроводник, а в МОП (MOS, MOSFET — одно и то же) затвор полностью разделен слой диэлектрика (оксида) из проводящего канала, поэтому действие токов ЗАТВОР — ИСТОЧНИК невозможно по определению.
Еще одно приложение, которое уже исчезло в повседневной жизни, но все еще «живо» в промышленной и лабораторной технике: электронно-лучевые трубки (ЭЛТ или так называемые кинескопы). Где одним из вариантов устройства для перемещения луча по экрану является система электростатического отклонения.
Проще говоря, есть пушка, которая испускает (испускает) электроны. Есть система, которая отклоняет этот электрон в нужную точку на экране, чтобы получить желаемое изображение. К пластинам прикладывается напряжение, и на испускаемый летящий электрон действуют кулоновские силы и электрическое поле соответственно. Все, что описывается, происходит в вакууме. Затем на пластины подается высокое напряжение и устанавливаются горизонтальный трансформатор и обратноходовой преобразователь, формирующие его.
Видео ниже кратко и ясно объясняет, что такое электрическое поле и какими свойствами обладает этот особый тип материи:
Так в чем же отличие
Чтобы лучше понять, в чем разница между электродвижущей силой и напряжением, рассмотрим пример. Есть источник электрической энергии бесконечной мощности, в котором нет внутреннего сопротивления. В электрическую цепь установлена нагрузка. В этом случае будет верно, что ЭДС и напряжение одинаково равны, то есть между этими понятиями нет никакой разницы.
Однако это идеальные условия, которых не бывает в реальной жизни. Эти условия используются исключительно для расчетов. В реальной жизни учитывается внутреннее сопротивление блока питания. В этом случае ЭДС и напряжение разные.
На рисунке показано, какой будет разница значений электродвижущей силы и напряжения в реальных условиях. Приведенная выше формула закона Ома для полной схемы описывает все процессы. В разомкнутой цепи клеммы АКБ будут иметь значение 1,5 Вольт. Это значение ЭДС. После подключения нагрузки, в данном случае это лампочка, на ней будет напряжение 1 вольт.
Отличие от идеального источника — внутреннее сопротивление источника питания. На этом сопротивлении происходит падение напряжения. Эти процессы описываются законом Ома для замкнутой цепи.
Если измерительный прибор на выводах источника питания показывает значение 1,5 Вольт, это будет электродвижущая сила, но повторяем, при условии отсутствия нагрузки.
Когда нагрузка подключена, клеммы будут иметь заведомо меньшее значение. Это напряжение.
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.
Расчет электромагнитных полей.
Именно эти 0,3 В приходятся на внутреннее сопротивление гальванического элемента. Если батарея очень старая и ее электроды разрушены, на клеммах батареи может отсутствовать электродвижущая сила или напряжение, например ноль. Внутри приемной антенны индуцируется очень небольшая электродвижущая сила, которая затем усиливается специальными каскадами, и мы принимаем наш телевизионный, радио и даже сигнал Wi-Fi.
Для чего нужен припой и как его выбрать
- https://DiesElit.ru/osnovy/eds-i-napryazhenie.html
- https://sosh16zernograd.ru/lyudi-i-obshhestvo/eds-i-napryazhenie-chto-eto-i-v-chem-raznitsa.html
- https://crosna-electra.ru/novichku/chem-otlichaetsya-eds-ot-napryazheniya.html
- https://rsbset.ru/chto-takoe-eds-i-chem-ona-otlichaetsya-ot-napryazheniya/
- https://oxotnadzor.ru/chto-bol-she-eds-ili-napryazheniye/
- https://EvrikaNN.ru/s-azov/chem-otlichaetsya-eds-ot-napryazheniya.html
- [https://macanprint.ru/chem-otlichayutsya-eds-ot-napryazheniya/]
- [https://KakSvet.ru/osnovy/napryazhenie-cherez-eds.html]