ElectroMotive Force (EMF) ja potentiaaliero (PD)

EMF ja PD mitataan molemmat volteina, mutta ne eivät ole samoja.On tärkeää ymmärtää niiden välinen ero sähköisessä ja elektronisessa piirisuunnittelussa.Tämä auttaa estämään sekaannusta ja varmistaa, että oikeat termit käytetään.Tässä artikkelissa tutkitaan näitä peruskäsitteitä selittäen, mikä tekee niistä erilaisia, miten niitä käytetään ja miten ne toimivat yhdessä erilaisissa sähkökomponenteissa.Artikkelissa ei vain selitetä EMF: n ja PD: n taustalla olevaa teoriaa, vaan myös osoittaa, kuinka ne sovelletaan tosielämässä yksinkertaisista paristoista monimutkaisiin elektronisiin laitteisiin.Näiden periaatteiden tunteminen on hyvä tekniikan parantamiseksi ja sähköjärjestelmien tekemiseen tehokkaampia ja tehokkaampia säätelemällä elektronivirtausta ja jännitteet tarkasti.

Luettelo

Kuvio 1: ElectroMotive Force (EMF) ja potentiaaliero (PD)

Yliopistovoiman (EMF) ymmärtäminen

ElectroMotive Force tai EMF on sähkömagnetismin perusidea, joka saa elektronit liikkumaan sähköpiirissä.EMF on energia, jonka virtalähde tarjoaa jokaiselle sähkövarausyksikölle riippumatta sen luomasta nykyisestä.Tämä on tärkeää laitteissa, kuten generaattorit ja akut, joissa energia muuttuu sähköksi.EMF: ää ajatellaan usein, että jännitteenä, jonka virtalähde antaa, kun virtaa ei virtaa, mikä osoittaa sen roolin energian liikkumisen lähtökohtana eikä sen seurauksena.

EMF on arkipäiväisesti siksi, että akku voi työntää virran piirin läpi, jopa vastusten, pitäen sähkön virtaava.Fysiikassa EMF on työ, jota vaaditaan varauksen siirtämiseen koko piirin ympärillä, ottaen huomioon sekä vastus- että sisä- että sisä- ja sisäpuoliset.

Kuva 2: Sähkökemiallinen solu

Kuva 3: EMF -työperiaate

Mikä on potentiaaliero (jännite)?

Potentiaaliero, joka tunnetaan myös nimellä jännite, mittaa sähköenergian eroa kahden piirin pisteen välillä, mikä osoittaa, kuinka paljon energiaa saadaan tai menetetään, kun varaus liikkuu näiden pisteiden välillä.Tämä ero on se, mikä tekee sähkövirtavirtauksesta piirien osien, kuten vastusten tai kondensaattoreiden, läpi, muuttuen lämmöksi, valoksi tai muiksi energiamuodoiksi.

Jännite, joka tunnetaan myös potentiaalierona, on tärkeä sekä teoriassa että käytännössä sähkötekniikassa.Se edustaa energiaa, joka siirtää elektroneja johtimen ja osan ohmin lain läpi, joka yhdistää jännitteen, virran ja vastus.Jännite on hyvä käyttölaitteille, kuten transistoreille mikrosiruissa, valaistus LEDissä ja akun lataamisen ja purkamisen hallinnassa.Korkeat jännitteet ovat hyödyllisiä energiansiirrossa energian menetyksen minimoimiseksi pitkillä etäisyyksillä.

Elektronisissa piireissä jännitetasot hallitsevat digitaalisten piirien käyttäytymistä, määrää, milloin puolijohdemoidut kytkeytyvät päälle tai pois päältä ja vaikuttavat sähkömoottorien suorituskykyyn ja elinkaareen.

Kuva 4: PD: ssä mitattu energia

Kuva 5: Jännitteen napaisuus

Elektromotiivivoima (EMF) ja potentiaaliero (PD) vertailu

Selittääksesi EMF: n ja potentiaalieron välisen eron, ajattele yksinkertaista akkua piirissä.Akkuun merkitty jännite, kuten 1,5 volttia, on sen EMF, joka on suurin voima, joka työntää virran piirin läpi.Kuitenkin, kun akku on käytössä, raskaan kuorman alla tai ikääntyessä, tämä jännite putoaa sisäisen vastuskyvyn vuoksi.

EMF (sähkömotiivivoima) on jännite, kun akku ei virtaa mitään, mitattuna ilman kuormaa.Se on akun sisäinen virta.Potentiaaliero on todellinen jännite, jonka näet, kun akku virtaa piiriä.Kun kuormaa ei ole, potentiaaliero on yhtä suuri kuin EMF.Mutta kun kuorma on kytketty, potentiaaliero laskee, vaikka EMF pysyy samana.

Potentiaaliero (PD)	Vs.	Electromotive Force (EMF)
Tapahtuu Kun virta virtaa vastarinnan läpi	Määritelmä	Se Kennon tai akun tuottama sähkövoima
Pd on vaikutus.	Suhteet	Emf on syy
Nolla Jos virtaa ei virtaa	Virran läsnäolo	On olemassa Vaikka virtaa ei virtaa
Voltti	Yksikkö	Voltti
Muutokset Piirin perusteella	Kesto	Oleskelu sama
V	Symboli	E
Riippuu Kahden pisteen välisessä vastarinnassa	Riippuvuus vastustuksesta	Tehdä ei luota vastarintaan
V = IR	Kaava	E = I (r + r)
Valaistus lamppu	Esimerkki	Solu, akku

Kuva 6: Piirikaavio EMF ja PD

Esimerkki -ongelmat

Tehtävä 1: Etsi virta, joka virtaa akun läpi 2 volttia ja 0,02 ohmia sisäistä vastusta, kun sen napat on kytketty suoraan toisiinsa.

Tämän selvittämiseksi käytämme Ohmin lakia, kaavaa, joka liittyy jännitteeseen, virtaan ja vastustuskykyyn.

Ensinnäkin, mitä tiedämme:

• Jännite (v) = 2 volttia

• Sisäinen vastus (R) = 0,02 ohmia

• Ohmin laki = V = IR

Mutta haluamme löytää virran (i), joten järjestämme kaavan uudelleen:

Joten jos kytket napit, 100 ampeeria virtaa virtaa akun läpi.

Tehtävä 2: Etsi virta, joka virtaa akun läpi, jonka sarjassa on kytketty 10 volttia, 5 ohmia sisäistä vastusta ja 5 ohmia kuormankestävyyttä.Laske myös akun napajännite.

OHM: n laki on jälleen oppaamme, mutta tällä kertaa käsittelemme sarjan kahta vastusta: akun sisäinen vastus ja kuormankestävyys.

Tässä on mitä tiedämme:

• EMF (jännite) = 10 volttia

• Kuormankestävyys (rloa) = 5 ohmia

• Sisäinen vastus (R) = 5 ohmia

Nykyisen löytämiseksi käytämme kaavaa:

Joten 1 ampeeria virta virtaa piirin läpi.

Akun liitejännitteen löytämiseksi (mikä on jännite, jonka todella mitataan sen liittimien yli), vähennämme jännitteen pudotuksen EMF: n sisäisen vastuskyvyn yli.

Tämä voidaan laskea seuraavasti:

Joten, napajännite on 5 volttia.Tämä kertoo meille, että akku menettää osan alkuperäisestä jännitteestään oman sisäisen vastuskyvyn yli, jolloin sinulla on 5 volttia liittimiin.

Johtopäätös

Keskustelu Electromotive Force (EMF )- ja potentiaalierosta (PD) kattaa tärkeät perusideat sähkön suunnittelu- ja käyttöpiirejen tarvetta.Selittämällä EMF: n välisen eron, joka on jännitteet virtalähteessä, kun sitä ei ole kytketty kuormaan, ja PD, joka on jännite, kun lähde on käytössä, artikkeli auttaa meitä paremmin ymmärtämään, kuinka sähkölaitteet toimivat eri tilanteissa.Esimerkkiongelmat sisälsivät osoittavat, kuinka nämä käsitteet sovelletaan tosielämään, mikä tekee selväksi, miksi niillä on merkitystä.Tämä ymmärrys auttaa luomaan parempia sähköjärjestelmiä yhdistämällä teoriassa oppimansa käytännön tekniikkaan.Analysoimalla näitä ideoita perusteellisesti, voimme jatkaa nykyaikaisen elektroniikan etenemistä, mikä tekee tekniikastamme paitsi tehokkaamman, myös luotettavamman ja kestävämmän.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mikä on esimerkki sähkömotiivivoimasta?

Esimerkki sähkömotiivivoimasta on akun tuottama jännite.Esimerkiksi tyypillinen AA -akku tuottaa noin 1,5 voltin EMF: n.Kun akkua ei ole kytketty piiriin (ts. Virtaa ei virtaa), EMF voidaan mitata sen napojen yli.Tämä jännite johtuu akun sisällä tapahtuvista kemiallisista reaktioista ja luo latauksen erotus ja siten tuottaa jännitteen.

2. Mikä on esimerkki potentiaalisesta erotuksesta?

Esimerkki potentiaalierosta on jännite piirin lampun läpi.Kun 12 voltin akku on kytketty 12 volttia varten suunniteltuun lamppuun, polttimon napojen potentiaaliero on 12 volttia polttimon toimiessa.Tämä potentiaaliero saa virran virtaamaan polttimon läpi, valaiseen sen.

3. Mikä on solun elektromotiivivoiman yksikkö?

Electromotive -voiman yksikkö on voltti (V), sama kuin potentiaalierot.Se kvantifioi solun luoman sähköpotentiaalin, riippumatta virran virtaavasta.

4. Kuinka EMF on suurempi kuin potentiaaliero?

EMF voi olla suurempi kuin potentiaalierot käytännöllisessä skenaariossa, jossa akku tai generaattori on kuorman alla.Harkitse esimerkiksi akkua, jonka EMF on 9 volttia.Kun se on kytketty piirintovirtaan, akun napojen yli mitattu potentiaaliero saattaa pudota esimerkiksi 8,5 voltiksi sisäisen vastuskyvyn vuoksi.Alkuperäinen 9 volttia on EMF, enimmäispotentiaaliero, kun virtaa ei virtaa, kun taas 8,5 volttia on todellinen potentiaaliero kuorman alla.

5. Onko potentiaaliero voima tai energia?

Potentiaaliero ei ole voima eikä energia.Se on sähköpotentiaalin mittaus kahden pisteen välillä piirissä.Se edustaa vaadittua työtä yksikkövarausta kohti varauksen siirtämiseksi näiden kahden pisteen välillä ja ilmaistaan ​​volttia.

6. Ovatko EMF ja sähköenergia samat?

Ei, EMF ja sähköenergia eivät ole samoja.EMF viittaa lähteen luomiin potentiaaliin sähkövarausten siirtämiseen, jotka ilmaistaan ​​volttia.Sähköenergia puolestaan ​​viittaa todelliseen tehdään tai energiaan, joka siirretään, kun sähköiset varaukset liikkuvat Joulesissa mitatun piirin läpi.

7. Onko EMF olla negatiivinen?

Kyllä, EMF voi olla negatiivinen mittaussuunnasta ja lähteen luonteesta riippuen.Esimerkiksi sähkögeneraattoreiden tapauksessa, jos mittaussuunta on vastapäätä indusoidun EMF: n suuntaa (fysiikan oikeanpuoleisen säännön mukaan), mitattu EMF on negatiivinen.Tämä negatiivinen EMF osoittaa, että indusoidun jännitteen suunta on vastapäätä valittua referenssisuuntaista.