Электродвижущая сила (EMF) и разность потенциалов (PD)

ЭДС и ПД измеряются в вольтах, но они не совпадают.Важно понять разницу между ними в конструкции электрической и электронной цепи.Это помогает предотвратить путаницу и обеспечивает использование правильных терминов.В этой статье рассматриваются эти основные концепции, объясняя, что отличает их, как они используются, и как они работают вместе в различных электрических компонентах.В статье не только объясняется теория ЭДС и ПД, но и показывает, как они применяются в реальной жизни, от простых батарей до сложных электронных устройств.Знание этих принципов полезно для улучшения технологии и повышения эффективности и эффективных электрических систем, точным точным управлением уровнями потока электронов и напряжения.

Каталог

Рисунок 1: Электродвижная сила (ЭМФ) и разность потенциалов (PD)

Понимание электродвижущей силы (EMF)

Электродвижущая сила или ЭДС - это основная идея в электромагнетизме, которая заставляет электроны перемещаться в электрической цепи.EMF - это энергия, которую источник питания предоставляет для каждой единицы электрического заряда, независимо от тока, которую он создает.Это важно в таких устройствах, как генераторы и батареи, где энергия превращается в электричество.ЭДС часто рассматривается как напряжение, которое источник питания дает, когда не течет ток, показывая его роль в качестве начальной точки энергетического движения, а не результата его.

В повседневных терминах ЭДС - это то, почему батарея может проталкивать ток через цепь, даже против сопротивления, сохраняя электроэнергию.В физике ЭМФ - это работа, необходимая для перемещения заряда по всей схеме, учитывая как внешние, так и внутренние сопротивления.

Рисунок 2: Электрохимическая ячейка

Рисунок 3: Принцип работы EMF

Какова разность потенциалов (напряжение)?

Разница потенциалов, также известная как напряжение, измеряет разницу в электрической энергии между двумя точками в цепи, показывая, сколько энергии получено или теряется, когда заряд перемещается между этими точками.Эта разница - это то, что заставляет электрический ток поток через детали цепи, такие как резисторы или конденсаторы, превращая в тепло, свет или другие формы энергии.

Напряжение, также известное как разность потенциалов, важно как в теории, так и в практике в области электротехники.Он представляет энергию, которая перемещает электроны через проводник и часть закона Ома, которая связывает напряжение, ток и сопротивление.Напряжение хорошо подходит для эксплуатационных устройств, таких как транзисторы в микрочипах, освещение светодиодов и управление зарядкой батареи и разрядки.Высокие напряжения полезны для передачи мощности, чтобы минимизировать потерю энергии на большие расстояния.

В электронных схемах уровни напряжения контролируют, как ведут себя цифровые цепи, определяют, когда полупроводниковые устройства включаются или выключены, и влияют на производительность и срок службы электродвигателей.

Рисунок 4: Энергия, измеренная в PD

Рисунок 5: Полярность напряжения

Сравнение электродвижущей силы (EMF) и разности потенциалов (PD)

Чтобы объяснить разницу между ЭДС и разностью потенциалов, подумайте о простой батареи в цепи.Напряжение, помеченное на батарею, например, 1,5 вольт, представляет собой ЭДС, то есть максимальная сила, которая проталкивает ток через цепь.Однако, когда батарея используется, при тяжелой нагрузке или с возрастом, это напряжение падает из -за внутреннего сопротивления.

EMF (электродвижущая сила) - это напряжение, когда батарея ничего не питает, измеряется без какой -либо нагрузки.Это внутренняя мощность батареи.Разница потенциала - это фактическое напряжение, которое вы видите, когда аккумулятор питает цепь.Когда нет нагрузки, разность потенциалов равна ЭДС.Но когда нагрузка подключена, разность потенциалов падает, даже если ЭДС остается прежним.

Разность потенциалов (PD)	ПРОТИВ.	Электродвижущая сила (EMF)
Случается Когда ток протекает через сопротивление	Определение	А электрическая сила, генерируемая ячейкой или батареей
ПД это эффект.	Отношение	ЭДС причина
Ноль Если ток не течет	Присутствие тока	Существует даже если ток не течет
Вольт	Единица	Вольт
Изменения на основе цепи	Постоянство	Остается одинаковый
V.	Символ	Эн
Зависит от На сопротивлении между двумя точками	Зависимость от сопротивления	Делает не полагаться на сопротивление
V. = Ir	Формула	Эн = I (r + r)
Свет лампочка	Пример	Клетка, батарея

Рисунок 6: ЭМФ и PD

Пример задач

Проблема 1: Найдите ток, который течет через батарею с 2 вольтами и 0,02 Ом внутреннего сопротивления, когда его клеммы подключены непосредственно друг к другу.

Чтобы выяснить это, мы будем использовать закон, формула Ома, который связывает напряжение, ток и сопротивление.

Во -первых, давайте перечислим то, что мы знаем:

• Напряжение (V) = 2 вольт

• Внутреннее сопротивление (R) = 0,02 Ом

• Закон о ом = v = ir

Но мы хотим найти текущий (i), поэтому мы переставляем формулу:

Таким образом, если вы подключите клеммы, 100 ампер тока пройдут через батарею.

Проблема 2: Найдите ток, который протекает через аккумулятор с 10 вольт, 5 Ом внутреннего сопротивления и 5 Ом сопротивления нагрузки, подключенного последовательно.Кроме того, вычислите напряжение клеммы батареи.

Опять же, закон OHM будет нашим руководством, но на этот раз мы имеем дело с двумя сопротивлением последовательно: внутреннее сопротивление батареи и сопротивление нагрузки.

Вот что мы знаем:

• EMF (напряжение) = 10 вольт

• Сопротивление нагрузки (RLoad) = 5 Ом

• Внутреннее сопротивление (R) = 5 Ом

Чтобы найти ток, мы используем формулу:

Итак, 1 ампер тока течет через цепь.

Чтобы найти терминальное напряжение аккумулятора (которое является напряжением, которое вы фактически измеряете на его клеммах), мы вычитаем падение напряжения по внутреннему сопротивлению от ЭДС.

Это можно рассчитать как:

Таким образом, напряжение терминала составляет 5 вольт.Это говорит нам о том, что аккумулятор теряет часть своего первоначального напряжения на своем собственном внутреннем сопротивлении, оставляя вам 5 вольт на терминалах.

Заключение

Дискуссия о электродвижей -силе (ЭМФ) и разности потенциалов (PD) охватывает важные основные идеи в области электроэнергии, необходимых для проектирования и эксплуатационных цепей.Объясняя разницу между EMF, то есть напряжение в источнике питания, когда оно не подключено к нагрузке, и PD, которое является напряжением при использовании источника, статья помогает нам лучше понять, как работают электрические устройства в разных ситуациях.ПолемПримеры, включающие проблемы, показывают, как эти концепции применяются в реальной жизни, что дает понять, почему они имеют значение.Это понимание помогает создать лучшие электрические системы, соединяя то, что они изучают в теории с практической инженерией.Анализируя эти идеи, мы можем продолжать продвигать современную электронику, делая нашу технологию не только более мощной, но и более надежной и устойчивой.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. Что является примером электродвижущей силы?

Примером электродвижного силы является напряжение, генерируемое аккумулятором.Например, типичная батарея АА производит ЭДС составляет около 1,5 вольт.Когда аккумулятор не подключен к схеме (то есть ток не течет), ЭДС может быть измерена по его терминалам.Это напряжение связано с химическими реакциями, возникающими внутри батареи, и создает разделение заряда и, следовательно, генерирует напряжение.

2. Что является примером разности потенциалов?

Примером разности потенциалов является напряжение на лампочке в цепи.Когда 12-вольтовая батарея подключена к лампочке, предназначенной для 12 вольт, разность потенциалов на терминалах лампочки составляет 12 вольт во время работы лампы.Эта разность потенциалов заставляет ток проходить через лампу, освещая ее.

3. Какова единица электродвижущей силы ячейки?

Единица электродвижущей силы - это Volt (v), такой же, как и для разности потенциалов.Он количественно определяет электрический потенциал, созданный ячейкой, независимо от текущего тока.

4. Как ЭДС больше, чем разница в потенциалах?

ЭДС может быть больше, чем разность потенциалов в практическом сценарии, когда батарея или генератор находятся под нагрузкой.Например, рассмотрим батарею с ЭДС из 9 вольт.При подключении к току чертежа цепи разница потенциалов, измеренная на терминалах батареи, может упасть, скажем, на 8,5 вольт из -за внутреннего сопротивления.Оригинальные 9 вольт - это ЭДС, максимальная разность потенциалов, когда не течет тока, в то время как 8,5 вольт является фактической разностью потенциалов при нагрузке.

5. Является ли разница потенциала силой или энергией?

Разница потенциала не является ни силой, ни энергией.Это измерение электрического потенциала между двумя точками в цепи.Он представляет собой работу, необходимую на единицу заряда для перемещения заряда между этими двумя точками, и выражается в Volts.

6. ЭДС и электрическая энергия одинаковы?

Нет, ЭДС и электрическая энергия не одинаковы.EMF относится к потенциалу, созданному источником для перемещения электрических зарядов, выраженных в Volts.Электрическая энергия, с другой стороны, относится к фактической выполненной работе или энергии, передаваемой, когда электрические заряды перемещаются через цепь, измеренную в джоулях.

7. ЭДС может быть отрицательным?

Да, ЭДС может быть отрицательным в зависимости от направления измерения и природы источника.Например, в случае электрических генераторов, если направление измерения противоположно направлению индуцированного ЭДС (согласно правому правилу в физике), измеренный ЭДС будет отрицательным.Этот отрицательный ЭДС указывает на то, что направление индуцированного напряжения противоположно выбранному эталонному направлению.