מה ההבדל בין EMF למתח: הסבר פשוט על הדוגמא

מהו כוח אלקטרומוטיבי

בחנו את הנושא בפירוט במאמר נפרד:https://iwm.electricianexp.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF מובן ככמות פיזית המאפיינת את פעולתם של כל כוחות חיצוניים הממוקמים במקורות כוח זרם ישיר או מתחלף. יתר על כן, אם יש מעגל סגור, נוכל לומר כי ה- EMF שווה לעבודת הכוחות בהעברת מטען חיובי לשלילי במעגל סגור. או במילים פשוטות, EMF של מקור זרם מייצג את העבודה הדרושה להעברת מטען יחידה בין הקטבים.

יתר על כן, אם למקור הנוכחי יש כוח אינסופי, ואין התנגדות פנימית (מיקום A בתרשים), ניתן לחשב את ה- EMF מ החוק של אוהם למדור הרשתבגלל מתח וכוח אלקטרומוטיבי במקרה זה שווים.

I = U / R,

כאשר U הוא המתח, ובדוגמה הנחשבת הוא EMF.

עם זאת, לספק כוח אמיתי יש התנגדות פנימית סופית. לכן לא ניתן ליישם חישוב כזה בפועל. במקרה זה, כדי לקבוע את ה- EMF השתמש בנוסחה עבור המעגל השלם.

I = E / (R + r),

כאשר E (המכונה גם "ԑ") הוא EMF; R הוא התנגדות לעומס, r הוא ההתנגדות הפנימית של מקור הכוח, אני הזרם במעגל.

עם זאת, נוסחה זו אינה מתחשבת בהתנגדותם של מוליכי המעגל. יש להבין שבתוך מקור DC ובמעגל החיצוני הזרם זורם לכיוונים שונים. ההבדל נעוץ בעובדה שבתוך האלמנט הוא זורם מינוס לפלוס, ואז במעגל החיצוני מפלוס למינוס.

זה מודגם בבירור באיור שלהלן:

במקרה זה, כוח האלקטרומוטיקה נמדד באמצעות מד מתח, במקרה בו אין עומס, כלומר מקור הכוח מתבטל.

כדי למצוא את ה- EMF דרך המתח והתנגדות העומס, עליכם למצוא את ההתנגדות הפנימית של מקור הכוח, בשביל זה למדוד את המתח פעמיים בזרמי עומס שונים, ואז למצוא את ההתנגדות הפנימית. להלן הליך החישוב על ידי נוסחאות, ואז R1, R2 הם התנגדות העומס למדידות הראשונה והשנייה, בהתאמה, הערכים הנותרים דומים, U1, U2 הם מתח המקור בקווי המסוף שלה תחת עומס.

אז, אנו מכירים את הזרם אז הוא שווה ל:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

במקרה זה:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

אם נחליף במשוואות הראשונות, אז:

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

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

כעת אנו מחלקים את החלקים השמאליים והימניים זה לזה:

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

לאחר חישוב ההתנגדות של המקור הנוכחי, אנו מקבלים:

r = (U1-U2) / (I1-I2)

התנגדות פנימית r:

r = (U1 + U2) / I,

כאשר U1, U2 הוא המתח במסופי המקור בזרמי עומס שונים, אני הזרם במעגל.

ואז ה- EMF הוא:

E = I * (R + r) או E = U1 + I1 * r

מהו מתח

מתח חשמלי (הנקרא U) הוא כמות פיזיקלית המשקפת את המאפיין הכמותי של השדה החשמלי בהעברת מטען מנקודה A לנקודה B. בהתאם, המתח יכול להיות בין שתי נקודות במעגל, אך בניגוד ל- EMF, הוא יכול להיות בין שתי מסקנות מהן אחד מרכיבי השרשרת. נזכיר כי ה- EMF מאפיין את העבודה המבוצעת על ידי כוחות חיצוניים, כלומר את העבודה של המקור הנוכחי או EMF להעברת מטען דרך המעגל כולו, ולא על אלמנט ספציפי.

ניתן לבטא הגדרה זו בשפה פשוטה. המתח של מקורות זרם ישר הוא הכוח שמעביר אלקטרונים חופשיים מאטום אחד למשנהו בכיוון מסוים.

לזרם חילופין משתמשים במושגים הבאים:

• מתח מיידי הוא ההבדל הפוטנציאלי בין נקודות בפרק זמן נתון;
• ערך משרעת - מייצג את מודול הערך המקסימאלי את ערך המתח המיידי לאורך פרק זמן;
• הערך הממוצע הוא הרכיב הקבוע של המתח;
• RMS ו- RMS.

מתח המעגל תלוי בחומר המוליך, בהתנגדות העומס ובטמפרטורה. כמו כוח אלקטרומטי נמדד בוולטים.

לעתים קרובות, כדי להבין את המשמעות הפיזית של לחץ, משווים אותו למגדל מים. עמוד המים מזוהה עם מתח, והזרימה עם זרם.

במקביל, עמוד המים במגדל יורד בהדרגה, המאפיין ירידה במתח וירידה בעוצמת הזרם.

אז מה ההבדל

להבנה טובה יותר מה ההבדל בכוח האלקטרומוטי ממתח, קחו דוגמה. יש מקור לאנרגיה חשמלית של כוח אינסופי, שאין בו התנגדות פנימית. עומס מותקן במעגל החשמלי. במקרה זה, האמירה כי EMF והמתח שווים זהים, כלומר אין הבדל בין מושגים אלה, נכונה.

עם זאת, מדובר בתנאים אידיאליים שאינם מתרחשים בחיים האמיתיים. תנאים אלה משמשים אך ורק בחישובים. בחיים האמיתיים נלקחת בחשבון ההתנגדות הפנימית של מקור הכוח. במקרה זה, ה- EMF והמתח שונים.

באיור נראה מה יהיה ההבדל בערכים של כוח האלקטרומוטי ומתח בתנאים אמיתיים. הנוסחה לעיל לחוקיו של אוהם לשרשרת שלמה מתארת ​​את כל התהליכים. עם מעגל פתוח, מסופי הסוללה יהיו 1.5 וולט. זה הערך של EMF. על ידי חיבור העומס, במקרה זה מדובר בנורה, יהיה לה מתח של וולט 1.

ההבדל ממקור אידיאלי הוא ההתנגדות הפנימית של מקור הכוח. בהתנגדות זו מתרחשת ירידת מתח. תהליכים אלה מתוארים על פי חוק אוהם לשרשרת שלמה.

אם מכשיר המדידה במסופי מקור הכוח החשמלי מראה ערך של 1.5 וולט, זה יהיה כוח אלקטרומוטיבי, אך אנו נחזור על כך ובלבד שלא יהיה עומס.

בעת חיבור העומס, למסופים יהיה ערך נמוך בבירור. זה המתח.

מסקנה

מהאמור לעיל, ניתן להסיק כי ההבדל העיקרי בין EMF למתח הוא:

1. הכוח האלקטרומוטי תלוי במקור הכוח, והמתח תלוי בעומס המחובר ובזרם הזורם במעגל.
2. כוח אלקטרומוטיבי הוא כמות פיזיקלית המאפיינת את עבודתם של כוחות חיצוניים ממוצא לא חשמלי המתרחשים במעגלי זרם חילופין ומתח AC.
3. למתח ול- EMF יחידת מדידה יחידה - וולט.
4. U הוא כמות פיזית השווה לעבודה של השדה החשמלי היעיל המיוצר כאשר מטען בדיקת יחידה מועבר מנקודה A לנקודה B.

לפיכך, בקצרה, אם U מיוצג כעמוד מים, ניתן לדמיין EMF כי מדובר במשאבה השומרת על רמת מים קבועה. אנו מקווים כי לאחר שתקראו את המאמר תבינו את ההבדל העיקרי!

חומרים קשורים:

• מה ההבדל בין שנאי לשנאי אוטומטי
• ההבדל בין המגע והמתנע
• כיצד לגלות אם יש מתח בשקע