Qual è la differenza tra EMF e tensione: una semplice spiegazione sull'esempio
Cos'è la forza elettromotrice
Abbiamo esaminato questo problema in dettaglio in un articolo separato:https://my.electricianexp.com/it/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF è inteso come una quantità fisica che caratterizza il funzionamento di eventuali forze esterne situate nelle fonti di energia corrente continua o alternata. Inoltre, se esiste un circuito chiuso, allora possiamo dire che l'EMF è uguale al lavoro delle forze nel spostare una carica positiva su una negativa in un circuito chiuso. O in parole semplici, l'EMF di una sorgente corrente rappresenta il lavoro necessario per spostare una carica unitaria tra i poli.
Inoltre, se la sorgente corrente ha una potenza infinita e non c'è resistenza interna (posizione A nella figura), allora l'EMF può essere calcolato da Legge di Ohm per il circuitoperché la tensione e la forza elettromotrice in questo caso sono uguali.
I = U / R,
dove U è la tensione e nell'esempio considerato è l'EMF.
Tuttavia, un vero alimentatore ha una resistenza interna finita. Pertanto, tale calcolo non può essere applicato nella pratica. In questo caso, per determinare l'EMF utilizzare la formula per il circuito completo.
I = E / (R + r),
dove E (indicato anche come "ԑ") è l'EMF; R è la resistenza di carico, r è la resistenza interna della fonte di alimentazione, I è la corrente nel circuito.
Tuttavia, questa formula non tiene conto della resistenza dei conduttori del circuito. È necessario capire che all'interno della sorgente CC e nel circuito esterno, la corrente scorre in diverse direzioni. La differenza sta nel fatto che all'interno dell'elemento scorre da meno a più, quindi nel circuito esterno da più a meno.
Questo è chiaramente illustrato nella figura seguente:
In questo caso, la forza elettromotrice viene misurata con un voltmetro, nel caso in cui non vi sia carico, ad es. La fonte di alimentazione è al minimo.
Per trovare l'EMF attraverso la tensione e la resistenza del carico, è necessario trovare la resistenza interna della fonte di alimentazione, per questo misurare la tensione due volte a diverse correnti di carico, quindi trovare la resistenza interna. Di seguito è la procedura di calcolo per formule, quindi R1, R2 sono la resistenza di carico per la prima e la seconda misura, rispettivamente, i valori rimanenti sono simili, U1, U2 sono la tensione di sorgente ai suoi terminali sotto carico.
Quindi, conosciamo la corrente, quindi è uguale a:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
In questo caso:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Se sostituiamo le prime equazioni, allora:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Ora dividiamo le parti sinistra e destra l'una nell'altra:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Dopo aver calcolato la resistenza della fonte corrente, otteniamo:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Resistenza interna r:
r = (U1 + U2) / I,
dove U1, U2 è la tensione ai terminali della sorgente a diverse correnti di carico, I è la corrente nel circuito.
Quindi l'EMF è:
E = I * (R + r) o E = U1 + I1 * r
Cos'è la tensione
La tensione elettrica (indicata come U) è una quantità fisica che riflette la caratteristica quantitativa del campo elettrico nel trasferimento di carica dal punto A al punto B. Di conseguenza, la tensione può essere tra due punti del circuito, ma a differenza dell'EMF, può essere tra due conclusioni di cui uno degli elementi della catena. Ricordiamo che l'EMF caratterizza il lavoro svolto da forze esterne, cioè il lavoro della fonte corrente o EMF per trasferire la carica attraverso l'intero circuito e non su un elemento specifico.
Questa definizione può essere espressa in un linguaggio semplice. La tensione delle fonti di corrente continua è la forza che sposta gli elettroni liberi da un atomo all'altro in una certa direzione.
Per corrente alternata vengono utilizzati i seguenti concetti:
- la tensione istantanea è la differenza potenziale tra i punti in un determinato periodo di tempo;
- valore di ampiezza - rappresenta il valore massimo modulo il valore di tensione istantanea per un periodo di tempo;
- il valore medio è la componente costante della tensione;
- RMS e RMS.
La tensione del circuito dipende dal materiale del conduttore, dalla resistenza di carico e dalla temperatura. Come la forza elettromotrice viene misurata in Volt.
Spesso, per comprendere il significato fisico dello stress, viene paragonato a una torre d'acqua. La colonna d'acqua viene identificata con la tensione e il flusso con la corrente.
Allo stesso tempo, la colonna d'acqua nella torre diminuisce gradualmente, il che caratterizza una diminuzione della tensione e una diminuzione della forza corrente.
Quindi qual è la differenza
Per una migliore comprensione di quale sia la differenza nella forza elettromotrice dalla tensione, prendere in considerazione un esempio. Esiste una fonte di energia elettrica di potenza infinita, in cui non esiste resistenza interna. Un carico è montato nel circuito elettrico. In questo caso, l'affermazione secondo cui EMF e tensione sono identicamente uguali, vale a dire che non esiste alcuna differenza tra questi concetti, sarà vera.
Tuttavia, queste sono condizioni ideali che non si verificano nella vita reale. Queste condizioni sono utilizzate esclusivamente nei calcoli. Nella vita reale, viene presa in considerazione la resistenza interna della fonte di alimentazione. In questo caso, EMF e voltaggio sono diversi.
La figura mostra quale sarà la differenza tra i valori della forza elettromotrice e della tensione in condizioni reali. La formula sopra per la legge di Ohm per una catena completa descrive tutti i processi. Con un circuito aperto, i terminali della batteria saranno 1,5 Volt. Questo è il valore di EMF. Collegando il carico, in questo caso si tratta di una lampadina, avrà una tensione di 1 volt.
La differenza da una fonte ideale è la resistenza interna della fonte di alimentazione. A questa resistenza, si verifica una caduta di tensione. Questi processi sono descritti dalla legge di Ohm per una catena completa.
Se il dispositivo di misurazione ai terminali della fonte di energia elettrica mostra un valore di 1,5 Volt, questa sarà una forza elettromotrice, ma lo ripeteremo, a condizione che non ci sia carico.
Quando si collega il carico, i terminali avranno un valore chiaramente inferiore. Questa è la tensione.
conclusione
Da quanto sopra, possiamo concludere che la differenza principale tra EMF e tensione è:
- La forza elettromotrice dipende dalla fonte di alimentazione e la tensione dipende dal carico collegato e dalla corrente che scorre attraverso il circuito.
- La forza elettromotrice è una quantità fisica che caratterizza il lavoro di forze esterne di origine non elettrica che si verificano nei circuiti CC e CA.
- Voltaggio ed EMF hanno una singola unità di misura - Volt.
- U è una quantità fisica pari al lavoro del campo elettrico effettivo prodotto quando una carica di prova unitaria viene trasferita dal punto A al punto B.
Quindi, brevemente, se U è rappresentato come una colonna d'acqua, allora EMF può immaginare che si tratti di una pompa che mantiene un livello d'acqua costante. Speriamo che dopo aver letto l'articolo capirai la differenza principale!
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