Dinamična električna energija: cjelovita rasprava o materijalu + primjer problema

Dinamična električna struja je tok nabijenih čestica u obliku električne struje koja može proizvesti električnu energiju.

Električna energija može teći od točke većeg potencijala do točke nižeg potencijala ako su dvije točke povezane u zatvoreni krug.

Električna struja dolazi iz protoka elektrona koji kontinuirano teku od negativnog pola do pozitivnog pola, od visokog potencijala do malog potencijala od izvora razlike potencijala (napona).

Za više pojedinosti uzmite u obzir sljedeću sliku:

Slika iznad je rekao da se više berpontensial veći od B . Električna struja se javlja od A do B, to je zbog potencijalnog napora uravnoteženja između A i B.

U analizi dinamičkih električnih krugova treba uzeti u obzir dijelove sklopa kao što su izvori napajanja i otpor, raspored krugova i zakoni koji se primjenjuju na sklop.

Električni otpor

Otpor (R) je komponenta koja funkcionira kako bi regulirala količinu električne struje koja prolazi kroz krug.

Količina otpora naziva se otpor koji ima jedinice ohma (Ω). Mjerni instrument koji se koristi za mjerenje otpora je ohmmetar.

Svaki materijal ima različitu vrijednost otpora. Na temelju svojstava otpornosti materijala, materijal se dijeli na tri, naime

Provodnik ima mali otpor, pa može dobro provoditi električnu energiju. Na primjer metalni materijali poput željeza, bakra, aluminija i srebra.
Izolatori imaju veliki otpor, pa ne mogu provoditi električnu energiju. Na primjer drvo i plastika.
U međuvremenu, poluvodiči su materijali koji mogu djelovati kao vodiči, kao i izolatori. Na primjer ugljik, silicij i germanij.

Iz svojstava ovih materijala, koji se često koristi kao vodljiva barijera, jest vodič.

Vrijednost otpora materijala vodiča proporcionalna je duljini žice (l), a obrnuto je proporcionalna površini presjeka žice (A). Matematički se može formulirati na sljedeći način:

Gdje je otpor tipa, L je duljina vodiča, a A presjek vodiča.

Dinamičke električne formule

Formula jake električne struje (I)

Električna struja se javlja kada postoji prijenos elektrona kako je gore opisano. Oba su objekta napunjena, ako su spojena na vodič, proizvest će električnu struju.

Električnu struju simbolizira slovo I , ima jedinice ampera (A) , pa je formula za jakost struja u dinamičkoj električnoj energiji:

I = Q / t

Informacija:

I = električna struja (A)
Q = količina električnog naboja (Coulomb)
t = vremenski interval (i)

Formule za različite potencijale ili izvore napona (V)

Na temelju gornjeg opisa, električna struja ima definiciju broja elektrona koji se kreću u određenom vremenu.

Razlika potencijala uzrokovat će prijenos elektrona, a količina električne energije potrebna da protječe svaki električni naboj s kraja vodiča naziva se električni napon ili razlika potencijala .

Izvor napona ili razlika potencijala ima simbol V , u jedinicama volta . Matematički, formula dinamičke razlike električnog potencijala je:

V = W / Q

Informacija:

V = razlika potencijala ili napon izvora napajanja (Volt)
W = energija (Joule)
Q = naboj (Coulomb)

Formula električnog otpora (R)

Otpor ili otpor koji simbolizira R , u ohima, ima formulu:

R = ρ. l / A

Informacija:

R = električni otpor (oma)
ρ = specifični otpor (ohm.mm2 / m)
A = površina presjeka žice (m2)

Ohmova formula zakona (Ω).

Ohmov zakon je zakon koji kaže da će razlika u naponu na vodiču biti proporcionalna struji koja prolazi kroz njega.

Također pročitajte: Slika kockastih mreža, cjeloviti + primjeri

Ohmov zakon povezuje snagu električne struje, razliku potencijala i otpor. S formulom:

I = V / R ili R = V / I ili V = I. R

Informacija:

I = električna struja (A)
V = razlika potencijala ili napona izvora energije (Volt)
R = električni otpor (oma)

Da bi bilo lakše zapamtiti ovu formulu, odnos triju varijabli može se opisati sljedećim trokutom:

Kirchoffov zakon o krugovima

Kirchoffov zakon o krugu je zakon koji navodi pojave struja i napona u električnom krugu. Kirchoffov zakon o krugu 1 bavi se protokom struje do točke kruga, a Kirchoffov zakon o krugu odnosi se na razlike napona.

Kirchoffov kružni zakon 1

Zvuk zakona o krugu Kirchoff 1 glasi "U bilo kojoj točki razgranatosti u električnom krugu, količina struje koja ulazi u tu točku jednaka je količini struje koja izlazi iz te točke ili je ukupna količina struje u točki 0"

Matematički Kirchoffov zakon 1 izražava se sljedećom jednadžbom:

ili

Vrijednost odljeva dobiva negativni predznak, dok vrijednost dotoka daje pozitivan predznak.

Za više detalja pogledajte sljedeću sliku:

Gornja slika prikazuje aplikaciju Kirchoff 1 u analizi električnih krugova, gdje će zbroj ulaznih struja i ₂ i i ₃ biti jednak zbroju izljeva i ₁ i i ₄ .

Kirchoffov zakon kruga 2

Zvuk zakona o krugu Kirchoffa 2 glasi: "Usmjereni zbroj (gledajući orijentaciju pozitivnih i negativnih znakova) razlike električnog potencijala (napona) oko zatvorenog kruga jednak je 0, ili jednostavnije, zbroj elektromotorne sile u zatvorenom okruženju jednak je broju smanjenja. potencijal u tom krugu "

Matematički Kirchoff-ov zakon izražava se sljedećom jednadžbom:

ili

Dinamička analiza električnih krugova

U analizi dinamičkih električnih krugova mora se uzeti u obzir nekoliko važnih pojmova, i to:

Petlja

Petlja je zatvoreni ciklus koji ima početnu i završnu točku u istoj komponenti. U jednoj petlji teče samo jedna električna struja, a vrijednost razlike potencijala u električnim komponentama petlje može biti različita.

Spoj

Spoj ili čvor je mjesto susreta dviju ili više električnih komponenata. Čvorovi su mjesta okupljanja električnih struja različitih veličina i na svakom čvoru primjenjivat će se Kirchoffov zakon 1

Analiza dinamičkih električnih krugova započinje identificiranjem petlji i spojeva u krugu. Za analizu petlji može se koristiti Kirchoffov zakon 2, a za analizu spojeva ili čvorova koristi se Kirchoffov zakon 1

Smjer petlje može se odrediti neovisno, ali općenito je smjer petlje u smjeru struje iz napona koji je najdominantniji u krugu. Struja ima pozitivan predznak ako je to isti smjer kao i petlja i negativni predznak ako je suprotan smjeru petlje.

Za komponente s EMF pozitivan predznak ako se pozitivni pol prvo nađe u petlji i obrnuto negativan ako se negativni pol prvo nađe u petlji

Primjer analize električnog kruga može se napraviti sa slijedećom slikom:

Informacija:

I ₃ je struja od točke A do B.

Petlja 1

Izvor napona od 10V (V1) koji ima negativni GGL jer se prvo susreće negativni pol
Struja I1 je u smjeru petlje, a struja I3 u smjeru petlje
Postoji komponenta R1 koja teče strujom I1
Postoji komponenta R2 koja teče strujom I3
Jednadžba Kirchoffa 2 u petlji 1:

Također pročitajte: Glatki mišići: Objašnjenje, vrste, značajke i slike

Petlja 2

5V (V2) izvor napona koji ima pozitivan EMF jer se prvo nailazi na pozitivni pol
Struja I2 je u smjeru petlje, a struja I3 u smjeru petlje
Postoji komponenta R2 koja teče strujom I3
Postoji komponenta R3 koja se napaja strujom I2
Jednadžba Kirchoffa 2 u petlji 2:

Čvor A

Postoji nalet I1
Postoje izlazi I2 i I3
Kirchoffova jednadžba 1 na čvoru A:

Primjeri dinamičkih električnih problema

Problem 1:

Pogledajte sliku ispod!

Koliki je protok električne struje sadržan u otporu R2?

Rasprava

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

Upitan: I2 =?

Odgovor:

Ovaj primjer problema s dinamičkom električnom energijom može se riješiti pronalaženjem ukupnog broja otpora. Da biste to učinili, možete koristiti korake kao u nastavku:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Ukupni otpor (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Sljedeći je korak pronaći ukupnu struju s Ohmovim zakonom kao dolje:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 A.

Posljednji korak je izračunavanje struje koja teče u R2 formulom poput sljedeće:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

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

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

= 1,7 A

Dakle, u otporu R2 postoji električna struja koja teče pri 1,7 A.

Problem 2:

Količina svakog otpora, koji u nizu iznosi 3, iznosi 4 Ω, 5 Ω i 7 Ω. Zatim postoji baterija koja je na oba kraja povezana velikim GGL-om od 6 Volta i unutarnjim otporom od 3/4 Ω. Izračunajte napon na krugu?