na 2024/09/2 516

Elektromotická síla (EMF) a potenciální rozdíl (PD)

EMF a PD jsou měřeny ve voltech, ale nejsou stejné.Je důležité pochopit rozdíl mezi nimi v designu elektrického a elektronického obvodu.To pomáhá předcházet zmatku a zajišťuje, že jsou použity správné podmínky.Tento článek zkoumá tyto základní koncepty a vysvětluje, co je odlišuje, jak se používají a jak spolupracují v různých elektrických komponentách.Článek nejen vysvětluje teorii za EMF a PD, ale také ukazuje, jak se vztahují v reálném životě, od jednoduchých baterií po komplexní elektronická zařízení.Znalost těchto principů je dobré pro zlepšení technologií a zefektivnění elektrických systémů a efektivnějším tím, že přesně kontrolují hladiny toku elektronů a napětí.

Katalog

Obrázek 1: Elektromotická síla (EMF) a potenciální rozdíl (PD)

Pochopení elektromotorické síly (EMF)

Elektromotická síla nebo EMF, je základní myšlenkou elektromagnetismu, díky kterému se elektrony pohybují v elektrickém obvodu.EMF je energie, kterou zdroj energie poskytuje pro každou jednotku elektrického náboje, bez ohledu na proud, který vytváří.To je důležité v zařízeních, jako jsou generátory a baterie, kde se energie mění na elektřinu.EMF je často považován za jako napětí, které zdroj energie dává, když neprotéká žádný proud, což ukazuje svou roli jako výchozí bod energetického pohybu spíše než o jeho výsledku.

V každodenních smyslu je EMF důvodem, proč může baterie tlačit proud přes obvod, a to i proti odporu a udržet elektřinu tekoucí.Ve fyzice je EMF práce potřebná k přesunu náboje po celém okruhu, s ohledem na odpory venku i uvnitř.

Obrázek 2: Elektrochemická buňka

Obrázek 3: Pracovní princip EMF

Jaký je potenciální rozdíl (napětí)?

Potenciální rozdíl, také známý jako napětí, měří rozdíl v elektrické energii mezi dvěma body v obvodu, což ukazuje, kolik energie se získá nebo ztratí, když se náboj mezi těmito body pohybuje.Tento rozdíl je to, co způsobuje proudění elektrického proudu přes části obvodu, jako jsou rezistory nebo kondenzátory, proměňují se v teplo, světlo nebo jiné formy energie.

Napětí, také známé jako potenciální rozdíl, je důležité jak v teorii i praxi v elektrotechnice.Představuje energii, která pohybuje elektrony prostřednictvím vodiče a části Ohmova zákona, který spojuje napětí, proud a odpor.Napětí je dobré pro provozní zařízení, jako jsou tranzistory v mikročipech, osvětlení LED diody a řízení nabíjení a vybíjení baterie.Vysoké napětí jsou užitečné při přenosu výkonu, aby se minimalizovalo ztrátu energie na velké vzdálenosti.

V elektronických obvodech řídí úrovně napětí, jak se chovají digitální obvody, určete, kdy se zařízení polovodičové zařízení zapnou nebo vypnou a ovlivňují výkon a životnost elektrických motorů.

Obrázek 4: Energie měřená v PD

Obrázek 5: Polarita napětí

Porovnání elektromotorického síly (EMF) a potenciálního rozdílu (PD)

Chcete -li vysvětlit rozdíl mezi rozdílem EMF a potenciálním rozdílem, pomyslete na jednoduchou baterii v obvodu.Napětí označené na baterii, jako je 1,5 volty, je jeho EMF, což je maximální síla, která tlačí proud přes obvod.Když se však baterie používá, při těžkém zatížení nebo jak stárne, toto napětí klesne v důsledku vnitřní odporu.

EMF (Electromotive Force) je napětí, když baterie nic nenaplní, měřené bez jakéhokoli zatížení.Je to interní napájení baterie.Potenciální rozdíl je skutečné napětí, které vidíte, když baterie napájí obvod.Když nedochází k žádnému zatížení, potenciální rozdíl se rovná EMF.Ale když je zatížení připojeno, potenciální rozdíl klesne, i když EMF zůstává stejný.

Potenciální rozdíl (PD)	Vs.	Elektromotická síla (EMF)
Se stane Když proud protéká odporem	Definice	The elektrická síla generovaná buňkou nebo baterií
PD je účinek.	Vztah	Emf je příčina
Nula Pokud neprotéká žádný proud	Přítomnost proudu	Existuje i když žádný proud neprotéká
Volt	Jednotka	Volt
Změny na základě obvodu	Stálost	Zůstává to samé
PROTI	Symbol	E
Závisí o odporu mezi dvěma body	Závislost na odporu	Ano nespoléhat se na odpor
PROTI = Ir	Vzorec	E = I (r + r)
Světlo žárovka	Příklad	Buňka, baterie

Obrázek 6: Schéma obvodu EMF a PD

Příklad problémy

Problém 1: Najděte proud, který protéká baterií s 2 volty a 0,02 ohmů vnitřního odporu, pokud jsou jeho terminály připojeny přímo k sobě.

Abychom toho zjistili, použijeme zákon OHM, vzorec, který se týká napětí, proudu a odporu.

Nejprve uveďte, co víme:

• Napětí (V) = 2 volty

• Vnitřní odpor (R) = 0,02 ohmů

• Ohmův zákon = v = ir

Chceme však najít aktuální (i), takže přeuspořádáme vzorec na:

Pokud tedy připojíte terminály, protéká baterii 100 AMP proudu.

Problém 2: Najděte proud, který protéká baterií s 10 volty, 5 ohmů vnitřního odporu a 5 ohmů odporu zatížení připojených v sérii.Vypočítejte také koncové napětí baterie.

Ohmův zákon bude opět naším průvodcem, ale tentokrát se zabýváme dvěma odpory v sérii: vnitřní odpor baterie a odpor zatížení.

Zde je to, co víme:

• EMF (napětí) = 10 voltů

• Odolnost proti zátěži (Rload) = 5 ohmů

• Vnitřní odpor (R) = 5 ohmů

K nalezení proudu použijeme vzorec:

Takže obvod protéká 1 amp proudu.

Abychom našli koncové napětí baterie (což je napětí, které byste skutečně měřili napříč jejími terminály), odečteme pokles napětí přes vnitřní odpor od EMF.

To lze vypočítat jako:

Takže terminální napětí je 5 voltů.To nám říká, že baterie ztrácí část svého původního napětí přes svůj vlastní vnitřní odpor a ponecháte 5 voltů na terminálech.

Závěr

Diskuse o elektromotorové síle (EMF) a potenciálním rozdílu (PD) zahrnuje důležité základní myšlenky v oblasti navrhování a provozních obvodů.Vysvětlením rozdílu mezi EMF je to napětí ve zdroji energie, pokud není připojeno k zátěži, a PD, což je napětí, když je zdroj používán, nám článek pomáhá lépe porozumět tomu, jak elektrická zařízení fungují v různých situacích.Mezi příkladové problémy ukazují, jak se tyto koncepty vztahují v reálném životě, což jasně ukazuje, proč na nich záleží.Toto porozumění pomáhá vytvářet lepší elektrické systémy a spojovat to, co se teoreticky učí, s praktickým inženýrstvím.Analýza těchto nápadů důkladně můžeme pokračovat v rozvíjení moderní elektroniky, díky čemuž je naše technologie nejen výkonnější, ale také spolehlivější a udržitelnější.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Jaký je příklad elektromotorické síly?

Příkladem elektromotorické síly je napětí generované baterií.Například typická baterie AA vytváří EMF asi 1,5 voltů.Pokud není baterie připojena k obvodu (tj. Nepkuje žádný proud), EMF lze měřit napříč jeho terminály.Toto napětí je způsobeno chemickými reakcemi, které se vyskytují uvnitř baterie, a vytváří oddělení náboje a následně generuje napětí.

2. Jaký je příklad rozdílu potenciálu?

Příkladem potenciálního rozdílu je napětí přes žárovku v obvodu.Když je 12 V baterie připojena k žárovce určené pro 12 voltů, je potenciální rozdíl napříč terminály žárovky 12 voltů, zatímco žárovka funguje.Tento potenciální rozdíl způsobuje, že proud protéká žárovkou a rozsvítí jej.

3. Jaká je jednotka elektromotorické síly buňky?

Jednotka elektromotorické síly je Volt (V), stejná jako pro potenciální rozdíl.Kvantifikuje elektrický potenciál vytvořený buňkou, nezávislý na proudu proudu.

4. Jak je EMF větší než potenciální rozdíl?

EMF může být větší než potenciální rozdíl v praktickém scénáři, kde je baterie nebo generátor pod zatížením.Zvažte například baterii s EMF 9 voltů.Při připojení k nakreslenému proudu obvodu by se potenciální rozdíl měřený napříč terminály baterie mohl snížit na 8,5 voltů v důsledku vnitřní odporu.Původní 9 voltů je EMF, maximální rozdíl potenciálu, když žádný proud proudí, zatímco 8,5 V je skutečný rozdíl potenciálu při zatížení.

5. Je potenciální rozdíl silou nebo energií?

Potenciální rozdíl není ani síla, ani energie.Je to měření elektrického potenciálu mezi dvěma body v obvodu.Představuje práci požadovanou na jednotku poplatku k přesunu náboje mezi těmito dvěma body a je vyjádřena ve voltech.

6. Jsou EMF a elektrická energie stejná?

Ne, EMF a elektrická energie nejsou stejné.EMF odkazuje na potenciál vytvořený zdrojem pro pohyb elektrických nábojů, vyjádřený ve voltech.Elektrická energie na druhé straně odkazuje na skutečnou práci nebo energii přenesenou, když se elektrické náboje pohybují obvodem měřeným v joulech.

7. Je EMF negativní?

Ano, EMF může být negativní v závislosti na směru měření a povaze zdroje.Například v případě elektrických generátorů, pokud je směr měření opačný ke směru indukovaného EMF (podle pravice ruky ve fyzice), měřená EMF bude záporná.Tento negativní EMF ukazuje, že směr indukovaného napětí je opačný k zvolenému referenčnímu směru.