Dinamikus villamos energia: Teljes anyagbeszélgetés + Példafeladat

A dinamikus elektromosság a töltött részecskék áramlása elektromos áram formájában, amely elektromos energiát képes előállítani.

A villamos energia nagyobb potenciálú pontról alacsonyabb potenciálú pontra áramolhat, ha a két pont zárt körben van összekötve.

Az elektromos áram a negatív pólusból a pozitív pólusba folyamatosan áramló elektronok áramlásából származik, a nagy potenciálból az alacsony potenciálba a potenciálkülönbség (feszültség) forrásától.

További részletekért vegye figyelembe a következő képet:

A fenti kép azt mondjaA potenciálisan magasabb, mint B. Az elektromos áram A-ból B-be történik, ez az A és B közötti potenciális egyensúlyi erőfeszítés miatt van.

A dinamikus elektromos áramkörök elemzése során figyelembe kell venni az áramkörök összetevőit, például az áramforrásokat és az ellenállást, az áramköri elrendezést és az áramkörre vonatkozó törvényeket.

Elektromos ellenállás

Az ellenállás (R) egy olyan alkatrész, amely az áramkörön átáramló elektromos áram mennyiségének szabályozására szolgál.

Az ellenállás nagyságát ellenállásnak nevezzük, amelynek egységei Ohm (Ω). Az ellenállás mérésére használt mérőműszer ohmmérő.

Minden anyagnak más az ellenállási értéke. Az anyag ellenállási tulajdonságai alapján az anyag három részre oszlik, nevezetesen

A vezető kicsi ellenállással rendelkezik, így jól tudja vezetni az áramot. Például fémanyagok, például vas, réz, alumínium és ezüst.
A szigetelők nagy ellenállással rendelkeznek, ezért nem vezethetnek áramot. Például fa és műanyag.
Eközben a félvezetők olyan anyagok, amelyek vezetőként működhetnek, valamint szigetelők. Például szén, szilícium és germánium.

Ezen anyagok tulajdonságaitól, amelyet gyakran vezetőgátként használnak, vezető van.

A vezető anyagi ellenállásának értéke arányos a huzal hosszával (l), és fordítottan arányos a huzal (A) keresztmetszetével. Matematikailag a következőképpen lehet megfogalmazni:

Hol a típusellenállás, L a vezető hossza, A pedig a vezető keresztmetszete.

Dinamikus elektromos képletek

Erős elektromos áram képlet (I)

Elektromos áram akkor lép fel, ha az elektronok átadása a fentiek szerint történik. Mindkét tárgy fel van töltve, ha egy vezetékhez csatlakoztatva elektromos áramot termel.

Az elektromos áramot betűk jelképezikén, rendelkezik egységekkelAmper (A), tehát a dinamikus elektromosság jelenlegi erősségének képlete:

I = Q / t

Információ:

I = elektromos áram (A)
Q = az elektromos töltés mennyisége (Coulomb)
t = időintervallum (ok)

Képletek különböző potenciálokhoz vagy feszültségforrásokhoz (V)

A fenti leírás alapján az elektromos áram meghatározza egy bizonyos idő alatt mozgó elektronok számát.

A potenciálkülönbség az elektronok átadását okozza, az elektromos energia mennyiségét, amely szükséges az egyes elektromos töltések áramához a vezető végéből, az ún. elektromos feszültség vagy potenciálkülönbség.

A feszültségforrásnak vagy a potenciálkülönbségnek szimbóluma vanV, egységekkelVolt. Matematikailag a dinamikus elektromos potenciálkülönbség képlete:

V = W / Q

Információ:

V = potenciálkülönbség vagy áramforrás feszültsége (Volt)
W = energia (Joule)
Q = töltés (Coulomb)

Elektromos ellenállás képlete (R)

Az ellenállást vagy az ellenállást szimbolizálja R, ohm egységekkel, képlete:

R = ρ. l / A

Információ:

R = elektromos ellenállás (ohm)
ρ = fajlagos ellenállás (ohm.mm2 / m)
A = a vezeték keresztmetszete (m2)

Ohm törvény-képlete (Ω).

Ohm törvénye olyan törvény, amely kimondja, hogy a vezető feszültségének különbsége arányos lesz a rajta áthaladó árammal.

Olvassa el még: Kockahálók képe, teljes + példák

Ohm törvénye összeköti az elektromos áram erősségét, a potenciálkülönbséget és az ellenállást. A következő képlettel:

I = V / R vagy R = V / I, vagy V = I. R

Információ:

I = elektromos áram (A)
V = a potenciál vagy az áramforrás feszültségének különbsége (Volt)
R = elektromos ellenállás (ohm)

A képlet könnyebb megjegyzése érdekében a három változó kapcsolatát a következő háromszög írja le:

Kirchoff áramköri törvénye

Kirchoff áramköri törvénye egy olyan törvény, amely kimondja az áramkörök áramainak és feszültségeinek jelenségeit. Kirchoff 1. áramköri törvénye foglalkozik az áram áramlásával az áramkör pontjáig, a Kirchoff 2. áramköri törvény pedig a feszültség különbségével foglalkozik.

Kirchoff áramköri törvénye 1

A Kirchoff 1 áramköri törvény hangja: "Az elektromos áramkör bármelyik elágazási pontján az adott pontba belépő áram mennyisége megegyezik az adott pontból kijövő áram mennyiségével, vagy egy pont teljes áramának értéke 0 "

Matematikailag Kirchoff 1. törvényét a következő egyenlet fejezi ki:

vagy

A kiáramlás értéke negatív, míg a beáramlás pozitív jelet kap.

További részletekért tekintse meg a következő képet:

A fenti képen látható a Kirchoff 1 alkalmazás az elektromos áramkör elemzésében, ahol az i₂ és én₃ megegyezik a kiáramlások összegével i₁ és én₄.

Kirchoff áramköri törvénye 2

Kirchoff 2 áramköri törvényének hangja: "A zárt áramkör körüli elektromos potenciálkülönbség (feszültség) irányösszege (a pozitív és negatív jelek orientációját tekintve) 0, vagy egyszerűbben: az elektromotor összege erő zárt környezetben egyenértékű a csökkenések számával. potenciál abban a körben "

Matematikailag a Kirchoff 2 törvényét a következő egyenlet fejezi ki:

vagy

Dinamikus elektromos áramkör elemzés

A dinamikus elektromos áramkörök elemzése során számos fontos kifejezést kell figyelembe venni, nevezetesen:

Hurok

A hurok egy zárt ciklus, amelynek kiindulási és végpontja van ugyanabban az összetevőben. Egy hurokban csak egy elektromos áram folyik, és a hurok elektromos komponenseiben a potenciálkülönbség értéke eltérő lehet.

Csomópont

A csomópont vagy csomópont két vagy több elektromos alkatrész találkozási pontja. A csomópontok a különböző nagyságrendű elektromos áramok találkozási helyei, és mindegyik csomópontnál Kirchoff 1. törvénye alkalmazandó

A dinamikus elektromos áramkörök elemzése az áramkör hurkainak és csomópontjainak azonosításával kezdődik. A Kirchoff 2. törvény felhasználható a hurkok elemzésére, és a csomópontok vagy csomópontok elemzésére. A Kirchoff 1. törvényt használják

A hurok iránya függetlenül meghatározható, de általában a hurok iránya az áramkörben leginkább domináns feszültségforrás áramának irányába mutat. Az áramnak pozitív előjele van, ha ugyanaz az irány, mint a hurok, és negatív előjele, ha ellentétes a hurok irányával.

Az EMF-vel rendelkező komponensben a pozitív előjel az, ha a pozitív pólust megtalálja a hurok először, és fordítva negatív, ha a negatív pólust a hurok találja meg először

Az elektromos áramkör elemzésére példa a következő ábrával végezhető el:

Információ:

én₃ az A-tól B-ig terjedő áram.

1. hurok

10 V feszültségforrás (V1), amelynek negatív EMF-je van, mert először találkozunk a negatív pólussal
Az I1 áram a hurok irányába, az I3 áram pedig a hurok irányába mutat
Van egy R1 komponens, amely az I1 árammal áramlik
Van egy R2 komponens, amely az I3 árammal áramlik
Kirchoff 2 egyenlete az 1. hurokban:

Olvassa el még: Sima izmok: Magyarázat, típusok, jellemzők és képek

2. hurok

5V (V2) feszültségforrás, amelynek pozitív GGL-je van, mert a pozitív pólusra találkozunk először
Az I2 áram a hurok irányába, az I3 áram pedig a hurok irányába mutat
Van egy R2 komponens, amely az I3 árammal áramlik
Van egy R3 komponens, amelyet az I2 áram táplál
Kirchoff 2 egyenlete a 2. hurokban:

A csomópont

Van egy beindulás I1
Van I2 és I3 kijárat
Kirchoff 1. egyenlete az A csomóponton:

Példák dinamikus elektromos problémákra

1. feladat:

Nézd meg az alábbi képet!

Mennyi az elektromos ellenállás az R2 ellenállásban?

Vita

Tudja: R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V

Megkérdezte: I2 =?

Válasz:

Ez a példa a dinamikus villamosenergia-problémákra úgy oldható meg, hogy először megtalálja az összes ellenállás számát. Ehhez hajtsa végre az alábbi lépéseket:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

= (1/3) + (1/9)

= (3/9) + (1/9)

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Teljes ellenállás (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

A következő lépés az, hogy megtalálja a teljes áramot Ohm törvényével az alábbiak szerint:

I = V / Rt

= 8/(13/4)

= 32/13 A.

Az utolsó lépés az R2-ben folyó áram kiszámítása a következő képlettel:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

= (9 / (3 + 9)) x (32/13)

= (9/13) x (32/13)

= 1,7 A.

Tehát az R2 ellenálláson 1,7 A-nál villamos áram folyik.

2. feladat:

Minden ellenállás mennyisége, amely sorozatban 3-at tesz ki, 4 Ω, 5 Ω és 7 Ω. Ezután van egy akkumulátor, amely mindkét végén nagy 6 V-os GGL-mel és 3/4 Ω belső ellenállással van összekötve. Számítsa ki az áramkör feszültségét?