EMF dhe tension. Rezistenca e brendshme e furnizimit me energji elektrike.
Programi arsimor është një program i tillë edukativ!
Ligji i Ohmit. Kjo është ajo që dua të them.
Ne kemi folur tashmë për ligjin e Ohm-it. Le të flasim përsëri - nga një kënd pak më ndryshe. Pa hyrë në detaje fizike dhe duke folur në gjuhën e thjeshtë të maceve, ligji i Ohmit thotë: aq më i madh është emf. (forca elektromotore), sa më e madhe të jetë rryma, aq më e madhe është rezistenca, aq më e vogël është rryma.
Duke e përkthyer këtë magji në gjuhën e formulave të thata marrim:
I=E/R
ku: I - forca aktuale, E - E.M.F. - forca elektromotore R - rezistenca
Rryma matet në amper, emf. - në volt, dhe rezistenca mban emrin krenar të shokut Ohm.E.m.f. - kjo është një karakteristikë e një gjeneratori ideal, rezistenca e brendshme e të cilit konsiderohet të jetë pafundësisht e vogël. Në jetën reale, kjo ndodh rrallë, kështu që ligji i Ohm për një qark seri (më i njohur për ne) hyn në fuqi:
I=U/R
ku: U është tensioni i burimit direkt në terminalet e tij.
Le të shohim një shembull të thjeshtë.
Le të imagjinojmë një bateri të zakonshme në formën e një burimi emf. dhe një rezistencë e caktuar e lidhur në seri me të, e cila do të përfaqësojë rezistencën e brendshme të baterisë. Le të lidhim një voltmetër paralelisht me baterinë. Rezistenca e saj e hyrjes është dukshëm më e madhe se rezistenca e brendshme e baterisë, por jo pafundësisht e madhe - domethënë, rryma do të rrjedhë përmes saj. Vlera e tensionit që tregon voltmetri do të jetë më e vogël se vlera emf. vetëm nga sasia e rënies së tensionit në rezistencën e brendshme imagjinare në një rrymë të caktuar.Por, megjithatë, është pikërisht kjo vlerë që merret si tension i baterisë.
Formula përfundimtare e stresit do të ketë formën e mëposhtme:
U(baht)=E-U(i brendshëm)
Meqenëse rezistenca e brendshme e të gjitha baterive rritet me kalimin e kohës, rënia e tensionit në rezistencën e brendshme gjithashtu rritet. Në këtë rast, voltazhi në terminalet e baterisë zvogëlohet. Mjau!
E kuptova!
Çfarë ndodh nëse lidhni një ampermetër me një bateri në vend të një voltmetri? Meqenëse rezistenca e brendshme e ampermetrit priret në zero, ne në fakt do të matim rrymën që rrjedh përmes rezistencës së brendshme të baterisë. Meqenëse rezistenca e brendshme e burimit është shumë e vogël, rryma e matur në këtë rast mund të arrijë disa amper.
Sidoqoftë, duhet të theksohet se rezistenca e brendshme e burimit është i njëjti element i qarkut si të gjithë të tjerët. Prandaj, me rritjen e rrymës së ngarkesës, do të rritet edhe rënia e tensionit në rezistencën e brendshme, gjë që çon në një ulje të tensionit në të gjithë ngarkesën. Ose siç na pëlqen ta themi ne macet e radios - një rënie tensioni.
Në mënyrë që ndryshimet e ngarkesës të kenë sa më pak efekt në tensionin e daljes së burimit, ata përpiqen të minimizojnë rezistencën e tij të brendshme.
Ju mund të zgjidhni elementët e një qarku të serisë në atë mënyrë që në cilindo prej tyre të merrni një tension të reduktuar, në krahasim me origjinalin, me çdo numër herë.
Ligji i Ohmit për një qark të plotë, përkufizimi i të cilit ka të bëjë me vlerën e rrymës elektrike në qarqet reale, varet nga burimi i rrymës dhe rezistenca e ngarkesës. Ky ligj ka edhe një emër tjetër - ligji i Ohmit për qarqet e mbyllura. Parimi i funksionimit të këtij ligji është si më poshtë.
Si shembulli më i thjeshtë, një llambë elektrike, e cila është konsumatore e rrymës elektrike, së bashku me burimin e rrymës nuk është gjë tjetër veçse një qark i mbyllur. Ky qark elektrik është paraqitur qartë në figurë.
Një rrymë elektrike që kalon nëpër një llambë kalon gjithashtu përmes vetë burimit të rrymës. Kështu, ndërsa kalon nëpër qark, rryma do të përjetojë rezistencën jo vetëm të përcjellësit, por edhe rezistencën, drejtpërdrejt, të vetë burimit të rrymës. Në burim, rezistenca krijohet nga elektroliti i vendosur midis pllakave dhe shtresave kufitare të pllakave dhe elektrolitit. Nga kjo rrjedh se në një qark të mbyllur, rezistenca e tij totale do të përbëhet nga shuma e rezistencave të llambës së dritës dhe burimit aktual.
Rezistenca e jashtme dhe e brendshme
Rezistenca e ngarkesës, në këtë rast një llambë, e lidhur me një burim rrymë quhet rezistencë e jashtme. Rezistenca e drejtpërdrejtë e burimit aktual quhet rezistencë e brendshme. Për një paraqitje më vizuale të procesit, të gjitha vlerat duhet të përcaktohen në mënyrë konvencionale. I - , R - rezistenca e jashtme, r - rezistenca e brendshme. Kur rryma kalon nëpër një qark elektrik, për ta ruajtur atë, duhet të ketë një ndryshim potencial midis skajeve të qarkut të jashtëm, i cili ka vlerën IxR. Megjithatë, rrjedha e rrymës vërehet edhe në qarkun e brendshëm. Kjo do të thotë se për të ruajtur rrymën elektrike në qarkun e brendshëm, është gjithashtu i nevojshëm një ndryshim potencial në skajet e rezistencës r. Vlera e këtij ndryshimi potencial është e barabartë me Iхr.
Forca elektromotore e baterisë
Bateria duhet të ketë vlerën e mëposhtme të forcës elektromotore të aftë për të mbajtur rrymën e kërkuar në qark: E=IxR+Ixr. Nga formula është e qartë se forca elektromotore e baterisë është shuma e jashtme dhe e brendshme. Vlera aktuale duhet të hiqet nga kllapat: E=I(r+R). Përndryshe mund të imagjinoni: I=E/(r+R) . Dy formulat e fundit shprehin ligjin e Ohm-it për një qark të plotë, përkufizimi i të cilit është si më poshtë: në një qark të mbyllur, forca e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me forcën elektromotore dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me shumën e rezistencave të këtij qarku.
Nevoja për të prezantuar termin mund të ilustrohet me shembullin e mëposhtëm. Le të krahasojmë dy burime kimike DC me të njëjtin tension:
- Bateria me acid plumbi makine me tension 12 volt dhe kapacitet 55 Ah
- Tetë bateri AA të lidhura në seri. Tensioni i përgjithshëm i një baterie të tillë është gjithashtu 12 volt, kapaciteti është shumë më i vogël - afërsisht 1 Ah
Pavarësisht të njëjtit tension, këto burime ndryshojnë ndjeshëm kur punojnë me të njëjtën ngarkesë. Kështu, një bateri makine është në gjendje të japë një rrymë të madhe në ngarkesë (motori i makinës fillon nga bateria, ndërsa motori konsumon një rrymë prej 250 amperësh), por motori i motorit nuk rrotullohet fare nga një zinxhir baterish. Kapaciteti relativisht i vogël i baterive nuk është arsyeja: një amp-orë në bateri do të mjaftonte për të rrotulluar motorin për 14 sekonda (me një rrymë prej 250 amper).
Kështu, për rrjetet me dy terminale që përmbajnë burime (d.m.th., gjeneratorë të tensionit dhe gjeneratorë të rrymës), është e nevojshme të flasim në mënyrë specifike për e brendshme rezistenca (ose impedanca). Nëse rrjeti me dy terminale nuk përmban burime, atëherë " e brendshme rezistencë" për një rrjet të tillë me dy terminale do të thotë njësoj si Vetëm"rezistencë".
Terma të ndërlidhura
Nëse në ndonjë sistem është e mundur të dallosh një hyrje dhe/ose një dalje, atëherë shpesh përdoren termat e mëposhtëm:
Parimet fizike
Përkundër faktit se në qarkun ekuivalent rezistenca e brendshme paraqitet si një element pasiv (dhe rezistenca aktive, domethënë një rezistencë është domosdoshmërisht e pranishme në të), rezistenca e brendshme nuk është e përqendruar në asnjë element. Rrjeti me dy terminale vetëm nga jashtë sillet sikur të kishte një impedancë të brendshme të përqendruar dhe një gjenerator të tensionit. Në realitet, rezistenca e brendshme është një manifestim i jashtëm i një sërë efektesh fizike:
- Nëse në një rrjet me dy terminale ka vetëm Burim energjie pa asnjë qark elektrik (për shembull, një qelizë galvanike), atëherë rezistenca e brendshme është pothuajse thjesht aktive (përveç nëse po flasim për frekuenca shumë të larta), është për shkak të efekteve fizike që nuk lejojnë fuqinë e dhënë nga ky burim në ngarkesa të kalojë një kufi të caktuar. Shembulli më i thjeshtë i një efekti të tillë është rezistenca jozero e përçuesve të një qarku elektrik. Por, si rregull, kontributi më i madh në kufizimin e fuqisë vjen nga efektet jo elektrike natyrës. Kështu, për shembull, në fuqi mund të kufizohet nga zona e kontaktit të substancave që marrin pjesë në reaksion, në një gjenerator hidrocentrali - nga presioni i kufizuar i ujit, etj.
- Në rastin e një rrjeti me dy terminale që përmban brenda diagrami elektrik, rezistenca e brendshme "shpërndahet" në elementët e qarkut (përveç mekanizmave të renditur më lart në burim).
Kjo gjithashtu nënkupton disa veçori të rezistencës së brendshme:
Ndikimi i rezistencës së brendshme në vetitë e një rrjeti me dy terminale
Efekti i rezistencës së brendshme është një pronë integrale e çdo rrjeti aktiv me dy terminale. Rezultati kryesor i pranisë së rezistencës së brendshme është kufizimi i fuqisë elektrike që mund të merret në ngarkesën e furnizuar nga ky rrjet me dy terminale.
Le të ketë një rrjet me dy terminale, i cili mund të përshkruhet nga qarku ekuivalent i mësipërm. Një rrjet me dy terminale ka dy parametra të panjohur që duhen gjetur:
- Gjenerator i tensionit EMF U
- Rezistenca e brendshme r
Në përgjithësi, për të përcaktuar dy të panjohura, është e nevojshme të bëhen dy matje: matni tensionin në daljen e rrjetit me dy terminale (d.m.th., ndryshimi i potencialit U jashtë = φ 2 − φ 1) në dy rryma ngarkese të ndryshme. Pastaj parametrat e panjohur mund të gjenden nga sistemi i ekuacioneve:
| (Tensionet) |
Ku U jashtë 1 Unë 1, Uout2- Tensioni i daljes në rrymë Unë 2. Duke zgjidhur sistemin e ekuacioneve, gjejmë të panjohurat:
Në mënyrë tipike, një teknikë më e thjeshtë përdoret për të llogaritur rezistencën e brendshme: gjendet tensioni në modalitetin pa ngarkesë dhe rryma në mënyrën e qarkut të shkurtër të rrjetit me dy terminale. Në këtë rast, sistemi () shkruhet si më poshtë:
Ku U oc- Tensioni i daljes në modalitetin boshe (eng. qark i hapur), domethënë në rrymën e ngarkesës zero; Isc- rryma e ngarkesës në modalitetin e qarkut të shkurtër (eng. qark i shkurtër), domethënë nën një ngarkesë me rezistencë zero. Këtu merret parasysh që rryma e daljes në modalitetin pa ngarkesë dhe voltazhi i daljes në modalitetin e qarkut të shkurtër janë zero. Nga ekuacionet e fundit marrim menjëherë:
| (Rezistenca e brendshme) |
Matja
Koncepti matje i zbatueshëm për pajisjen reale (por jo për qarkun). Matja e drejtpërdrejtë me një ohmmetër është e pamundur, pasi është e pamundur të lidhni sondat e pajisjes me terminalet e rezistencës së brendshme. Prandaj, është e nevojshme matja indirekte, e cila nuk është thelbësisht e ndryshme nga llogaritja - tensionet në të gjithë ngarkesën kërkohen gjithashtu në dy vlera të ndryshme aktuale. Sidoqoftë, nuk është gjithmonë e mundur të përdoret formula e thjeshtuar (2), pasi jo çdo rrjet real me dy terminale lejon funksionimin në modalitetin e qarkut të shkurtër.
Ndonjëherë përdoret metoda e mëposhtme e thjeshtë e matjes, e cila nuk kërkon llogaritje:
- Matet tensioni i qarkut të hapur
- Një rezistencë e ndryshueshme lidhet si ngarkesë dhe rezistenca e saj zgjidhet në mënyrë që voltazhi në të të jetë gjysma e tensionit të qarkut të hapur.
Pas procedurave të përshkruara, rezistenca e rezistencës së ngarkesës duhet të matet me një ohmmetër - do të jetë e barabartë me rezistencën e brendshme të rrjetit me dy terminale.
Cilado qoftë metoda e matjes që përdoret, duhet pasur kujdes nga mbingarkesa e rrjetit me dy terminale me rrymë të tepërt, domethënë, rryma nuk duhet të kalojë vlerën maksimale të lejuar për një rrjet të caktuar me dy terminale.
Rezistenca e brendshme reaktive
Nëse qarku ekuivalent i një rrjeti me dy terminale përmban elementë reaktivë - kondensatorë dhe/ose induktorë, atëherë llogaritje Rezistenca e brendshme reaktive kryhet në të njëjtën mënyrë si rezistenca aktive, por në vend të rezistencave të rezistencës merren impedancat komplekse të elementeve të përfshirë në qark dhe në vend të tensioneve dhe rrymave merren amplituda e tyre komplekse, d.m.th. llogaritja bëhet me metodën e amplitudës komplekse.
Matja reaktanca ka disa veçori të veçanta sepse është një funksion me vlerë komplekse dhe jo një vlerë skalare:
- Ju mund të kërkoni për parametra të ndryshëm të një vlere komplekse: modulin, argumentin, vetëm pjesën reale ose imagjinare, si dhe të gjithë numrin kompleks. Prandaj, teknika e matjes do të varet nga ajo që duam të marrim.
- Secili nga parametrat e listuar varet nga frekuenca. Teorikisht, për të marrë informacion të plotë në lidhje me rezistencën e brendshme reaktive me matje, është e nevojshme të hiqet varësia në frekuencë, domethënë kryeni matje në të gjithë frekuencat që burimi i një rrjeti të caktuar me dy terminale mund të gjenerojë.
Aplikacion
Në shumicën e rasteve, ne nuk duhet të flasim për aplikacion rezistenca e brendshme, dhe rreth Kontabiliteti ndikimi i tij negativ, pasi rezistenca e brendshme është më tepër një efekt negativ. Megjithatë, në disa sisteme një rezistencë nominale e brendshme është thelbësore.
Thjeshtimi i qarqeve ekuivalente
Paraqitja e një rrjeti me dy terminale si një kombinim i një gjeneratori të tensionit dhe rezistencës së brendshme është qarku ekuivalent më i thjeshtë dhe më i përdorur i një rrjeti me dy terminale.
Përputhja burim-ngarkesa
Përputhja e burimit dhe ngarkesës është zgjedhja e raportit të rezistencës së ngarkesës dhe rezistencës së brendshme të burimit për të arritur vetitë e specifikuara të sistemit që rezulton (si rregull, ata përpiqen të arrijnë vlerën maksimale të çdo parametri për një burimi i dhënë). Llojet më të përdorura të përputhjes janë:
Përputhja e rrymës dhe e fuqisë duhet të përdoret me kujdes pasi ekziston rreziku i mbingarkesës së burimit.
Reduktimi i tensionit të lartë
Ndonjëherë një rezistencë e madhe shtohet artificialisht në burim (i shtohet rezistencës së brendshme të burimit) në mënyrë që të zvogëlohet ndjeshëm tensioni i marrë prej tij. Sidoqoftë, shtimi i një rezistence si rezistencë shtesë (i ashtuquajturi rezistencë shuarëse) çon në shpërndarjen e energjisë së padobishme për të. Për të shmangur humbjen e energjisë, sistemet AC përdorin impedanca reaktive amortizuese, më shpesh kondensatorë. Kështu ndërtohen furnizimet me energji të kondensatorit. Në mënyrë të ngjashme, duke përdorur një rubinet kapacitiv nga një linjë energjie me tension të lartë, mund të merrni tensione të vogla për të fuqizuar çdo pajisje autonome.
Minimizimi i zhurmës
Kur amplifikoni sinjale të dobëta, shpesh lind detyra për të minimizuar zhurmën e futur nga amplifikatori në sinjal. Për këtë qëllim të veçantë amplifikatorë me zhurmë të ulët, megjithatë, ato janë projektuar në atë mënyrë që shifra më e ulët e zhurmës të arrihet vetëm brenda një diapazoni të caktuar të rezistencës së daljes së burimit të sinjalit. Për shembull, një përforcues me zhurmë të ulët siguron zhurmë minimale vetëm mbi intervalin e rezistencës së rezistencës së daljes së burimit prej 1 kΩ deri në 10 kΩ; nëse burimi i sinjalit ka një rezistencë më të ulët të daljes (për shembull, një mikrofon me një rezistencë dalëse prej 30 Ohms), atëherë duhet të përdoret një transformator rritës midis burimit dhe amplifikatorit, i cili do të rrisë rezistencën e daljes (si dhe tensionin e sinjalit) në vlerën e kërkuar.
Kufizimet
Koncepti i rezistencës së brendshme futet përmes një qarku ekuivalent, kështu që të njëjtat kufizime zbatohen si për zbatueshmërinë e qarqeve ekuivalente.
Shembuj
Vlerat e rezistencës së brendshme janë relative: ajo që konsiderohet e vogël, për shembull, për një qelizë galvanike, është shumë e madhe për një bateri të fuqishme. Më poshtë janë shembuj të rrjeteve me dy terminale dhe vlerat e rezistencës së tyre të brendshme r. Rastet e parëndësishme të rrjeteve me dy terminale asnjë burim janë deklaruar në mënyrë specifike.
Rezistencë e ulët e brendshme
Rezistencë e lartë e brendshme
Rezistenca e brendshme negative
Ekzistojnë rrjete me dy terminale, rezistenca e brendshme e të cilave ka negativ kuptimi. Në normale aktive rezistenca, ndodh shpërndarja e energjisë, në reaktive Në rezistencë, energjia ruhet dhe më pas lëshohet përsëri në burim. E veçanta e rezistencës negative është se ajo vetë është një burim energjie. Prandaj, rezistenca negative nuk ndodh në formën e saj të pastër; ajo mund të simulohet vetëm nga një qark elektronik, i cili domosdoshmërisht përmban një burim energjie. Rezistenca e brendshme negative mund të merret në qarqe duke përdorur:
- elementë me rezistencë diferenciale negative, të tilla si diodat e tunelit
Sistemet me rezistencë negative janë potencialisht të paqëndrueshme dhe për këtë arsye mund të përdoren për të ndërtuar vetë-oshilatorë.
Shiko gjithashtu
Lidhjet
Letërsia
- Zernov N.V., Karpov V.G. Teoria e qarqeve inxhinierike radio. - M. - L.: Energjia, 1965. - 892 f.
- Jones M.H. Elektronikë – kurs praktik. - M.: Tekhnosferë, 2006. - 512 f. ISBN 5-94836-086-5
Shënime
Fondacioni Wikimedia. 2010.
- Fjalor shpjegues terminologjik politeknik
Në epokën e energjisë elektrike, ndoshta nuk ekziston një person i tillë që nuk do të dinte për ekzistencën e rrymës elektrike. Por pak njerëz mbajnë mend më shumë nga një kurs i fizikës shkollore sesa emrat e sasive: rryma, tensioni, rezistenca, ligji i Ohm-it. Dhe vetëm shumë pak kujtojnë se cili është kuptimi i këtyre fjalëve.
Në këtë artikull, ne do të diskutojmë se si ndodh rryma elektrike, si transmetohet përmes një qarku dhe si të përdoret kjo sasi në llogaritjet. Por para se të kalojmë në pjesën kryesore, le t'i drejtohemi historisë së zbulimit të rrymës elektrike dhe burimeve të saj, si dhe përcaktimit se çfarë është forca elektromotore.
Histori
Energjia elektrike si burim energjie është e njohur që nga kohërat e lashta, sepse vetë natyra e gjeneron atë në vëllime të mëdha. Një shembull i mrekullueshëm është rrufeja ose një rampa elektrike. Pavarësisht nga afërsia e tillë me njerëzit, ishte e mundur të frenohej kjo energji vetëm në mesin e shekullit të shtatëmbëdhjetë: Otto von Guericke, burgomaster nga Magdeburgu, krijoi një makinë që lejon gjenerimin e një ngarkese elektrostatike. Në mesin e shekullit të tetëmbëdhjetë, Peter von Muschenbroek, një shkencëtar nga Hollanda, krijoi kondensatorin e parë elektrik në botë, të quajtur kavanoza Leyden për nder të universitetit ku ai punoi.
Ndoshta, epoka e zbulimeve reale kushtuar elektricitetit fillon me punën e Luigi Galvani dhe Alessandro Volta, të cilët studiuan, përkatësisht, rrymat elektrike në muskuj dhe shfaqjen e rrymës në të ashtuquajturat qeliza galvanike. Hulumtimet e mëtejshme na hapën sytë për lidhjen midis elektricitetit dhe magnetizmit, si dhe për disa fenomene shumë të dobishme (si induksioni elektromagnetik), pa të cilat është e pamundur të imagjinohet jeta jonë sot.
Por ne nuk do të thellohemi në fenomenet magnetike dhe do të fokusohemi vetëm në ato elektrike. Pra, le të shohim se si lind energjia elektrike në qelizat galvanike dhe për çfarë bëhet fjalë.
Çfarë është një qelizë galvanike?
Mund të themi se prodhon energji elektrike për shkak të reaksioneve kimike që ndodhin midis përbërësve të tij. Qeliza më e thjeshtë galvanike u shpik nga Alessandro Volta dhe u emërua pas tij si një kolonë voltaike. Përbëhet nga disa shtresa, të alternuara me njëra-tjetrën: një pllakë bakri, një copë litari përcjellëse (në versionin shtëpiak të dizajnit, përdoret leshi pambuku i lagur me ujë të kripur) dhe një pllakë zinku.
Çfarë reagimesh ndodhin në të?
Le të hedhim një vështrim më të afërt në proceset që na lejojnë të prodhojmë energji elektrike duke përdorur një qelizë galvanike. Ekzistojnë vetëm dy transformime të tilla: oksidimi dhe reduktimi. Kur një element, agjenti reduktues, oksidohet, ai i jep elektrone një elementi tjetër, agjentit oksidues. Agjenti oksidues, nga ana tjetër, reduktohet duke pranuar elektrone. Në këtë mënyrë grimcat e ngarkuara lëvizin nga një pllakë në tjetrën dhe kjo, siç dihet, quhet rrymë elektrike.
Dhe tani le të kalojmë pa probleme në temën kryesore të këtij artikulli - EMF e burimit aktual. Dhe së pari, le të shohim se çfarë është kjo forcë elektromotore (EMF).
Çfarë është EMF?
Kjo sasi mund të përfaqësohet si puna e forcave (domethënë "puna") e kryer kur një ngarkesë lëviz përgjatë një qarku elektrik të mbyllur. Shumë shpesh bëjnë edhe sqarime se ngarkesa duhet të jetë domosdoshmërisht pozitive dhe njësi. Dhe kjo është një shtesë thelbësore, pasi vetëm në këto kushte forca elektromotore mund të konsiderohet një sasi e saktë e matshme. Nga rruga, ajo matet në të njëjtat njësi si tensioni: volt (V).
EMF i burimit aktual
Siç e dini, çdo bateri ose bateri ka vlerën e vet të rezistencës që mund të prodhojë. Kjo vlerë, emf i burimit aktual, tregon se sa punë është bërë nga forcat e jashtme për të lëvizur ngarkesën përgjatë qarkut në të cilin është lidhur bateria ose akumulatori.
Vlen gjithashtu të sqarohet se çfarë lloj rryme prodhon burimi: konstante, alternative ose pulsuese. Qelizat galvanike, duke përfshirë akumulatorët dhe bateritë, prodhojnë gjithmonë vetëm rrymë elektrike të drejtpërdrejtë. EMF i burimit aktual në këtë rast do të jetë i barabartë në madhësi me tensionin e daljes në kontaktet e burimit.
Tani është koha për të kuptuar pse një sasi e tillë si EMF nevojitet në përgjithësi, dhe si ta përdorim atë kur llogaritni sasi të tjera të një qarku elektrik.
Formula EMF
Ne kemi zbuluar tashmë se EMF i burimit aktual është i barabartë me punën e forcave të jashtme për të lëvizur ngarkesën. Për qartësi më të madhe, vendosëm të shkruajmë formulën për këtë sasi: E = A forcat e jashtme / q, ku A është punë dhe q është ngarkesa me të cilën është kryer puna. Ju lutemi vini re se tarifa totale merret, jo tarifa për njësi. Kjo bëhet sepse marrim parasysh punën e forcave për të lëvizur të gjitha ngarkesat në një përcjellës. Dhe ky raport i punës ndaj ngarkimit do të jetë gjithmonë konstant për një burim të caktuar, pasi pavarësisht se sa grimca të ngarkuara merrni, sasia specifike e punës për secilën prej tyre do të jetë e njëjtë.
Siç mund ta shihni, formula për forcën elektromotore nuk është aq e ndërlikuar dhe përbëhet nga vetëm dy sasi. Është koha për të kaluar në një nga pyetjet kryesore që dalin nga ky artikull.
Pse nevojitet EMF?
Tashmë është thënë se EMF dhe voltazhi janë në të vërtetë të njëjtat sasi. Nëse i dimë vlerat e EMF dhe rezistencën e brendshme të burimit aktual, atëherë nuk do të jetë e vështirë t'i zëvendësojmë ato në ligjin e Ohm për një qark të plotë, i cili duket kështu: I=e/(R+r) , ku I është forca aktuale, e është EMF, R është rezistenca e qarkut, r - rezistenca e brendshme e burimit aktual. Nga këtu mund të gjejmë dy karakteristika të qarkut: I dhe R. Duhet të theksohet se të gjitha këto argumente dhe formula janë të vlefshme vetëm për një qark të rrymës së vazhduar. Në rastin e një ndryshoreje, formulat do të jenë krejtësisht të ndryshme, pasi ajo u bindet ligjeve të veta osciluese.
Por ende mbetet e paqartë se çfarë aplikimi ka EMF e një burimi aktual. Në një qark, si rregull, ka shumë elementë që kryejnë funksionin e tyre. Në çdo telefon ka një tabelë, e cila gjithashtu nuk është asgjë më shumë se një qark elektrik. Dhe çdo qark i tillë kërkon një burim rrymë për të funksionuar. Dhe është shumë e rëndësishme që EMF e tij të përputhet me parametrat për të gjithë elementët e qarkut. Përndryshe, qarku ose do të ndalojë së punuari ose do të digjet për shkak të tensionit të lartë brenda tij.
konkluzioni
Ne mendojmë se ky artikull ishte i dobishëm për shumë njerëz. Në të vërtetë, në botën moderne është shumë e rëndësishme të dimë sa më shumë që të jetë e mundur për atë që na rrethon. Përfshirja e njohurive thelbësore për natyrën e rrymës elektrike dhe sjelljen e saj brenda qarqeve. Dhe nëse mendoni se një gjë e tillë si qark elektrik përdoret vetëm në laboratorë dhe jeni larg tij, atëherë gaboheni shumë: të gjitha pajisjet që konsumojnë energji elektrike në të vërtetë përbëhen nga qarqe. Dhe secila prej tyre ka burimin e vet aktual, i cili krijon një EMF.
Le të përpiqemi ta zgjidhim këtë problem duke përdorur një shembull specifik. Forca elektromotore e burimit të energjisë është 4,5 V. Një ngarkesë ishte lidhur me të dhe një rrymë e barabartë me 0,26 A kaloi nëpër të. Tensioni më pas u bë i barabartë me 3,7 V. Para së gjithash, imagjinoni që një qark serial i një ideali burim tensioni prej 4.5 V, rezistenca e brendshme e të cilit është zero, si dhe një rezistencë, vlera e së cilës duhet të gjendet. Është e qartë se në realitet nuk është kështu, por për llogaritjet analogjia është mjaft e përshtatshme.
Hapi 2
Mos harroni se shkronja U tregon vetëm tensionin nën ngarkesë. Për të përcaktuar forcën elektromotore, rezervohet një shkronjë tjetër - E. Është e pamundur të matet absolutisht me saktësi, sepse do t'ju duhet një voltmetër me rezistencë të pafundme hyrëse. Edhe me një voltmetër elektrostatik (elektrometër), ai është i madh, por jo i pafund. Por është një gjë të jesh absolutisht i saktë dhe një tjetër është të kesh një saktësi të pranueshme në praktikë. E dyta është mjaft e realizueshme: është e nevojshme vetëm që rezistenca e brendshme e burimit të jetë e papërfillshme në krahasim me rezistencën e brendshme të voltmetrit. Ndërkohë, le të llogarisim ndryshimin midis EMF të burimit dhe tensionit të tij nën një ngarkesë që konsumon një rrymë prej 260 mA. E-U = 4,5-3,7 = 0,8. Kjo do të jetë rënia e tensionit në atë "rezistencë virtuale".
Hapi 3
Epo, atëherë gjithçka është e thjeshtë, sepse ligji klasik i Ohm-it hyn në lojë. Kujtojmë që rryma përmes ngarkesës dhe "rezistencës virtuale" është e njëjtë, sepse ato janë të lidhura në seri. Rënia e tensionit në këtë të fundit (0.8 V) ndahet me rrymën (0.26 A) dhe marrim 3.08 Ohm. Këtu është përgjigja! Ju gjithashtu mund të llogarisni se sa energji shpërndahet në ngarkesë dhe sa është e padobishme në burim. Shpërndarja në ngarkesë: 3.7*0.26=0.962 W. Në burim: 0.8*0.26=0.208 W. Llogaritni vetë raportin e përqindjes midis tyre. Por ky nuk është i vetmi lloj problemi për të gjetur rezistencën e brendshme të një burimi. Ka edhe ato në të cilat tregohet rezistenca e ngarkesës në vend të forcës aktuale, dhe pjesa tjetër e të dhënave fillestare është e njëjtë. Pastaj së pari duhet të bëni një llogaritje tjetër. Tensioni nën ngarkesë (jo EMF!) i dhënë në gjendje ndahet me rezistencën e ngarkesës. Dhe ju merrni fuqinë aktuale në qark. Pas së cilës, siç thonë fizikanët, "problemi reduktohet në atë të mëparshëm"! Mundohuni të krijoni një problem të tillë dhe ta zgjidhni atë.
