na 2024/09/2 512

Elektromotivna sila (EMF) in potencialna razlika (PD)

EMF in PD se merita v voltih, vendar nista enaka.Pomembno je razumeti razliko med njimi pri oblikovanju električnega in elektronskega vezja.To pomaga preprečiti zmedo in zagotavlja, da se uporabljajo pravilni izrazi.Ta članek raziskuje te osnovne koncepte in pojasnjuje, kaj se razlikuje, kako se uporabljajo in kako skupaj delujejo v različnih električnih komponentah.Članek ne samo razlaga teorijo EMF in PD, ampak tudi prikazuje, kako se uporabljajo v resničnem življenju, od preprostih baterij do zapletenih elektronskih naprav.Poznavanje teh načel je dobro za izboljšanje tehnologije in učinkovitejše in učinkovitejše električne sisteme z natančnim nadzorom pretoka elektronov in napetosti.

Katalog

Slika 1: Elektromotivna sila (EMF) in potencialna razlika (PD)

Razumevanje elektromocijske sile (EMF)

Elektromotivna sila ali EMF je osnovna ideja v elektromagnetizmu, zaradi katerega se elektroni premikajo v električnem vezju.EMF je energija, ki jo zagotavlja vir napajanja za vsako enoto električnega naboja, ne glede na tok, ki ga ustvari.To je pomembno v napravah, kot so generatorji in baterije, kjer se energija spremeni v elektriko.EMF se pogosto šteje kot napetost, ki ga daje vir energije, ko noben tok ne teče, in kaže svojo vlogo kot izhodišče gibanja energije in ne kot rezultat njega.

Vsakodnevno je, da EMF lahko baterija potisne tok skozi vezje, tudi proti uporu, tako da električna energija teče.V fiziki je EMF delo, ki je potrebno za premikanje naboja vse po vezju, če upoštevamo tako zunaj kot notranje upornosti.

Slika 2: Elektrokemijska celica

Slika 3: Načelo delovanja EMF

Kakšna je potencialna razlika (napetost)?

Potencialna razlika, znana tudi kot napetost, meri razliko v električni energiji med dvema točkama v vezju, kar kaže, koliko energije se pridobi ali izgubi, ko se naboj premika med temi točkami.Ta razlika je tisto, zaradi česar se električni tok pretaka skozi dele vezja, kot so upori ali kondenzatorji, ki se spreminjajo v toploto, svetlobo ali druge oblike energije.

Napetost, znana tudi kot potencialna razlika, je pomembna tako v teoriji kot v praksi v elektrotehniki.Predstavlja energijo, ki elektrone premika skozi prevodnik in del Ohmovega zakona, ki povezuje napetost, tok in upor.Napetost je dobra za obratovalne naprave, kot so tranzistorji v mikročipih, osvetlitev LED in upravljanje baterije in odvajanje.Visoke napetosti so uporabne pri prenosu električne energije, da se zmanjšajo izgubo energije na dolge razdalje.

V elektronskih tokokrogih napetostnih ravni nadzorujejo, kako se digitalna vezja obnašajo, določite, kdaj se polprevodniške naprave vklopijo ali izklopijo, in vplivajo na zmogljivost in življenjsko dobo električnih motorjev.

Slika 4: Energija, izmerjena v PD

Slika 5: Polarnost napetosti

Primerjava elektromotivne sile (EMF) in potencialne razlike (PD)

Če želite razložiti razliko med EMF in potencialno razliko, pomislite na preprosto baterijo v vezju.Napetost, označena na bateriji, kot 1,5 voltov, je njegov EMF, to je največja sila, ki potisne tok skozi vezje.Ko pa je baterija v uporabi, pod težkim bremenom ali, ko se stara, ta napetost pade zaradi notranjega upora.

EMF (elektromotivna sila) je napetost, če baterija ne napaja ničesar, merjeno brez obremenitve.To je notranja moč baterije.Potencialna razlika je dejanska napetost, ki jo vidite, ko baterija napaja vezje.Kadar ni obremenitve, je potencialna razlika enaka EMF.Ko pa je obremenitev povezana, potencialna razlika pade, čeprav EMF ostane enak.

Potencialna razlika (PD)	VS.	Elektromotivna sila (EMF)
Se zgodi Ko tok teče skozi upor	Opredelitev	The električna sila, ki jo ustvari celica ali baterija
Pd je učinek.	Razmerje	Emf je vzrok
Nič Če noben tok ne teče	Prisotnost toka	Obstaja tudi če noben tok ne teče
Volt	Enota	Volt
Spremembe Na podlagi vezja	Konstantnost	Ostane enako
V	Simbol	E
Odvisno na odpornosti med dvema točkama	Odvisnost od odpornosti	Naredi ne zanašajte se na odpor
V = Ir	Formula	E = I (r + r)
Svetloba čebulica	Primer	Celica, baterija

Slika 6: Diagram vezja EMF in PD

Primer težav

Problem 1: Poiščite tok, ki teče skozi baterijo z 2 volti in 0,02 ohma notranjega upora, ko so njeni sponki priključeni neposredno drug na drugega.

Da bi to ugotovili, bomo uporabili Ohmov zakon, formulo, ki navaja napetost, tok in upor.

Najprej naštejmo, kaj vemo:

• napetost (v) = 2 voltov

• Notranji upor (r) = 0,02 ohmov

• OHM -ov zakon = V = Ir

Vendar želimo najti tok (i), zato preuredimo formulo na:

Če torej priključite terminale, bo skozi baterijo tekle 100 amperov toka.

Problem 2: Poiščite tok, ki teče skozi baterijo z 10 volti, 5 ohmov notranjega upora in 5 ohmov odpornosti obremenitve, povezanih v seriji.Izračunajte tudi terminalno napetost baterije.

Spet bo Ohmov zakon naš vodnik, vendar se tokrat lotimo dveh uporov v seriji: notranji upor baterije in odpornost na obremenitev.

Tukaj vemo:

• EMF (napetost) = 10 voltov

• odpornost na obremenitev (rload) = 5 ohmov

• Notranji upor (r) = 5 ohmov

Za iskanje toka uporabimo formulo:

Torej, 1 ojačevalnik toka teče skozi vezje.

Za iskanje končne napetosti baterije (ki je napetost, ki jo dejansko izmerite v njegovih sponkah) odštejemo padec napetosti čez notranji upor od EMF.

To je mogoče izračunati kot:

Torej, priključna napetost je 5 voltov.To nam pove, da baterija izgubi nekaj prvotne napetosti v lastnem notranjem uporu, pri čemer vam ostane 5 voltov na sponkah.

Zaključek

Razprava o elektromotivni sili (EMF) in potencialni razliki (PD) zajema pomembne osnovne ideje v potrebi po električni energiji za oblikovanje in delovno vezje.Z razlago razlike med EMF je to napetost v viru napajanja, ko ni priključen na obremenitev, in PD, ki je napetost, ko je vir v uporabi, nam članek pomaga bolje razumeti, kako električne naprave delujejo v različnih situacijah.Primer vključene težave kažejo, kako se ti koncepti uporabljajo v resničnem življenju, kar je jasno, zakaj so pomembne.To razumevanje pomaga ustvariti boljše električne sisteme in povezuje tisto, kar se teoretično naučijo s praktičnim inženiringom.Če temeljito analiziramo te ideje, lahko še naprej napredujemo sodobno elektroniko, zaradi česar je naša tehnologija ne le močnejša, ampak tudi bolj zanesljiva in trajnostna.

Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]

1. Kaj je primer elektromocijske sile?

Primer elektromotivne sile je napetost, ki jo ustvari baterija.Na primer, tipična AA baterija ustvari EMF približno 1,5 voltov.Kadar baterija ni priključena na vezje (tj. Noben tok ne teče), se EMF lahko izmeri v njegovih sponkah.Ta napetost je posledica kemičnih reakcij, ki se pojavljajo znotraj baterije, in ustvarijo ločitev naboja in posledično ustvarijo napetost.

2. Kaj je primer potencialne razlike?

Primer potencialne razlike je napetost v žarnici v vezju.Ko je 12-voltna baterija priključena na žarnico, ki je zasnovana za 12 voltov, je potencialna razlika v sponkah žarnice 12 voltov, medtem ko žarnica deluje.Ta potencialna razlika povzroči, da tok teče skozi žarnico in jo prižge.

3. Kakšna je enota elektromotivne sile celice?

Enota elektromotivne sile je volt (V), enako kot za potencialno razliko.Količinsko opredeljuje električni potencial, ki ga ustvarja celica, neodvisno od toka, ki teče.

4. Kako je EMF večji od potencialne razlike?

EMF je lahko večji od potencialne razlike v praktičnem scenariju, kjer je baterija ali generator pod obremenitvijo.Na primer, razmislite o bateriji z EMF 9 voltov.Ko je povezan s tokovnim tokom, se lahko potencialna razlika, izmerjena na sponkah baterije, zaradi notranjega upora pade na, recimo 8,5 voltov.Prvotnih 9 voltov je EMF, največja potencialna razlika, kadar tok ne teče, medtem ko je 8,5 voltov dejanska potencialna razlika pod obremenitvijo.

5. Ali je potencialna razlika sila ali energija?

Potencialna razlika ni niti sila niti energija.Gre za merjenje električnega potenciala med dvema točkama v vezju.Predstavlja potrebno delo na enoto za premikanje naboja med tema dvema točkama in je izraženo v voltih.

6. Ali sta EMF in električna energija enaka?

Ne, EMF in električna energija nista enaka.EMF se nanaša na potencial, ki ga ustvari vir za premikanje električnih nabojev, izraženih v voltih.Električna energija se na drugi strani nanaša na dejansko opravljeno delo ali preneseno energijo, ko se električni naboji premikajo skozi vezje, merjeno v joulesu.

7. Ali je lahko EMF negativen?

Da, EMF je lahko negativen, odvisno od meritve in narave vira.Na primer, v primeru električnih generatorjev je, če je smer merjenja nasprotna smeri induciranega EMF (v skladu s pravilom desnega ročaja v fiziki), bo izmerjeni EMF negativen.Ta negativni EMF kaže, da je smer inducirane napetosti nasprotna izbrani referenčni smeri.