Динамично електричество: Пълна дискусия на материала + Примерен проблем

Динамичното електричество е поток от заредени частици под формата на електрически ток, който може да произвежда електрическа енергия.

Електричеството може да тече от точка с по-висок потенциал до точка с по-нисък потенциал, ако двете точки са свързани в затворена верига.

Електрическият ток идва от потока от електрони, които текат непрекъснато от отрицателния полюс към положителния полюс, от висок потенциал до нисък потенциал от източника на потенциалната разлика (напрежение).

За повече подробности разгледайте следната снимка:

На снимката по-горе се казва, че по-berpontensial по-висока от B . Електрически ток възниква от А до В, това се дължи на потенциалното усилие за балансиране между А и Б.

При анализа на динамичните електрически вериги, които трябва да се имат предвид, са компоненти на веригата като източници на енергия и съпротивление, подреждане на веригата и законите, които се прилагат за веригата.

Електрическо съпротивление

Съпротивлението (R) е компонент, който функционира за регулиране на количеството електрически ток, протичащ през веригата.

Количеството на резистора се нарича съпротивление, което има единици ома (Ω). Измервателният инструмент, използван за измерване на съпротивлението, е омметър.

Всеки материал има различна стойност на съпротивление. Въз основа на свойствата на съпротивлението на материалите, материалът е разделен на три, а именно

Проводникът има малко съпротивление, така че може да провежда електричество добре. Например метални материали като желязо, мед, алуминий и сребро.
Изолаторите имат голямо съпротивление, така че не могат да провеждат електричество. Например дърво и пластмаса.
Междувременно полупроводниците са материали, които могат да действат като проводници, както и изолатори. Например въглерод, силиций и германий.

От свойствата на тези материали, който често се използва като проводима бариера, е проводник.

Стойността на съпротивлението на материала на проводника е пропорционална на дължината на проводника (l) и е обратно пропорционална на площта на напречното сечение на проводника (A). Математически може да се формулира по следния начин:

Където е типовото съпротивление, L е дължината на проводника и A е напречното сечение на проводника.

Динамични електрически формули

Формула за силен електрически ток (I)

Електрически ток възниква, когато има пренос на електрони, както е описано по-горе. И двата обекта се зареждат, ако са свързани към проводник, ще се получи електрически ток.

Електрическият ток е символизиран с буквата I , има единици ампер (A) , така че формулата за силата на токовете в динамичното електричество е:

I = Q / t

Информация:

I = електрически ток (A)
Q = количеството електрически заряд (Кулон)
t = времеви интервал (и)

Формули за различни потенциали или източници на напрежение (V)

Въз основа на описанието по-горе, електрическият ток има дефиниция на броя на електроните, които се движат за определено време.

Потенциалната разлика ще предизвика прехвърлянето на електрони, количеството електрическа енергия, необходимо за протичане на всеки електрически заряд от края на проводника, се нарича електрическо напрежение или потенциална разлика .

Източникът на напрежение или потенциалната разлика има символа V в единици волта . Математически формулата за динамична разлика в електрическия потенциал е:

V = W / Q

Информация:

V = потенциална разлика или напрежение на източника на захранване (Volt)
W = енергия (джаул)
Q = заряд (кулон)

Формула на електрическо съпротивление (R)

Съпротивлението или резисторът, символизирани с R , в ома, има формулата:

R = ρ. l / A

Информация:

R = електрическо съпротивление (ома)
ρ = специфично съпротивление (ом.мм2 / м)
A = площ на напречното сечение на жицата (m2)

Формула на закона на Ом (Ω).

Законът на Ом е закон, който гласи, че разликата в напрежението в проводника ще бъде пропорционална на тока през него.

Прочетете също: Изображение на Cube Nets, Пълно + Примери

Законът на Ом свързва силата на електрическия ток, потенциалната разлика и съпротивлението. С формулата:

I = V / R или R = V / I, или V = I. R

Информация:

I = електрически ток (A)
V = разлика в потенциала или напрежението на източника на захранване (Volt)
R = електрическо съпротивление (ома)

За да бъде по-лесно запомнянето на тази формула, връзката на трите променливи може да бъде описана чрез следния триъгълник:

Circuff's Circuit Law

Законът на Кирхоф е закон, който посочва явленията на токове и напрежения в електрическа верига. Circhoff's Circuit Law 1 се занимава с потока на тока до точката на веригата, а Kirchoff 2 Circuit Law се занимава с разликите в напрежението.

Законът на Кирхоф 1

Звукът на верижния закон Кирхоф 1 е „Във всяка точка на разклоняване в електрическа верига количеството ток, влизащо в тази точка, е равно на количеството ток, напускащо тази точка, или общото количество ток в дадена точка е 0“

Математически законът на Kirchoff 1 се изразява чрез следното уравнение:

или

Стойността на изходящия поток е с отрицателен знак, докато стойността на притока е с положителен знак.

За повече подробности вижте следната снимка:

Горното изображение показва приложението на Kirchoff 1 в анализа на електрическите вериги, където сумата от входящите токове i ₂ и i ₃ ще бъде същата като сумата от изходящите потоци i ₁ и i ₄ .

Схемен закон на Кирхоф 2

Звукът на закона за веригата на Kirchoff 2 е „Насочената сума (гледайки ориентацията на положителните и отрицателните знаци) на електрическата потенциална разлика (напрежение) около затворена верига е равна на 0, или по-просто, сумата от електромоторната сила в затворена среда е еквивалентна на броя на намаленията. потенциал в този кръг "

Математически законът на Kirchoff 2 се изразява чрез следното уравнение:

или

Динамичен анализ на електрически вериги

При анализа на динамичните електрически вериги има няколко важни термина, които трябва да се имат предвид, а именно:

Примка

Цикълът е затворен цикъл, който има начална и крайна точка в същия компонент. В един контур тече само един електрически ток и стойността на потенциалната разлика в електрическите компоненти на контура може да бъде различна.

Съединение

Съединението или възелът е мястото на среща между два или повече електрически компонента. Възелът става място за среща на електрически токове с различна величина и на всеки възел ще се прилага Законът на Kirchoff 1

Анализът на динамичните електрически вериги започва чрез идентифициране на контурите и кръстовищата във веригата. За анализ на цикли може да се използва Законът на Kirchoff 2, а за анализ на кръстовища или възли се използва Законът на Kirchoff 1

Посоката на контура може да се определи независимо, но обикновено посоката на контура е в посока на тока от източника на напрежение, който е най-доминиращ във веригата. Токът има положителен знак, ако е в същата посока като контура и отрицателен знак, ако е противоположен на посоката на контура.

В компонента с EMF е положително, ако положителният полюс е намерен за контура и обратно е отрицателен, ако отрицателният полюс е намерен първо в контура.

Пример за анализ на електрическа верига може да се направи със следната фигура:

Информация:

I ₃ е токът от точка А до Б.

Цикъл 1

Източник на напрежение 10V (V1), който има отрицателна ЕМП, тъй като първо се среща отрицателният полюс
Ток I1 е в посока на контура, а ток I3 е в посока на контура
Има компонент R1, който тече с ток I1
Има компонент R2, който тече с ток I3
Уравнение на Kirchoff 2 в цикъл 1:

Прочетете също: Гладки мускули: Обяснение, видове, характеристики и снимки

Цикъл 2

5V (V2) източник на напрежение, който има положителна ЕМП, тъй като първо се среща положителният полюс
Ток I2 е в посока на контура, а ток I3 е в посока на контура
Има компонент R2, който тече с ток I3
Има компонент R3, който се захранва от тока I2
Уравнение на Kirchoff 2 в Loop 2:

Възел А

Има удар I1
Има изходи I2 и I3
Уравнение на Кирхоф 1 на възел А:

Примери за динамични електрически проблеми

Проблем 1:

Погледнете снимката по-долу!

Какъв е потокът от електрически ток, съдържащ се в съпротивление R2?

Дискусия

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

Попитан: I2 =?

Отговор:

Този пример за динамични проблеми с електричеството може да бъде решен чрез първо намиране на общия брой съпротивления. За да направите това, можете да използвате стъпките по-долу:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Общо съпротивление (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Следващата стъпка е да се намери общият ток със закона на Ом, както е показано по-долу:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 А.

Последната стъпка е да се изчисли токът, протичащ в R2, с формула като следната:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

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

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

= 1,7 A

Така че в съпротивлението R2 има електрически ток, протичащ при 1,7 А.

Проблем 2:

Количеството на всеки резистор, което възлиза на 3 в серия, е 4 Ω, 5 Ω и 7 Ω. След това има батерия, която е свързана в двата края с голям GGL от 6 волта и вътрешно съпротивление от 3/4 Ω. Изчислете напрежението на веригата?