EMF. Numerički, elektromotorna sila se mjeri radom izvora električne energije u prijenosu jednog pozitivnog naboja kroz zatvoreni krug. Ako izvor energije, obavljajući rad A, osigurava prijenos naboja q kroz zatvoreni krug, tada će njegova elektromotorna sila (E) biti jednaka
SI jedinica za elektromotornu silu je volt (v). Izvor električne energije ima emf od 1 volta ako se pri kretanju kroz cijeli zatvoreni krug naelektrisanja od 1 kulona izvrši rad jednak 1 džulu. Fizička priroda elektromotornih sila u različitim izvorima je vrlo različita.
Samoindukcija - pojava EMF indukcije u zatvorenom provodnom kolu kada se struja koja teče kroz kolo promijeni. Kada se struja I u kolu promijeni, magnetski tok B kroz površinu ograničenu ovim krugom također se proporcionalno mijenja. Promjena ovog magnetskog fluksa, zbog zakona elektromagnetne indukcije, dovodi do pobuđivanja induktivne emf E u ovom kolu.Ta pojava se naziva samoindukcija.
Koncept je vezan za koncept međusobne indukcije, jer je njegov poseban slučaj.
Snaga. Snaga je rad obavljen u jedinici vremena Snaga je rad u jedinici vremena, tj. za prijenos naboja na el. strujno kolo ili u zatvorenom krugu troši energiju, koja je jednaka A = U * Q, budući da je količina električne energije jednaka umnošku trenutne jačine, onda Q = I * t, stoga slijedi da je A \ u003d U * I * t. P=A/t=U*Q/t=U*I=I*t*R=P=U*I(I)
1W=1000mV, 1kW=1000V, Pr=Pp+Po formula bilansa snage. Snaga pr-generatora (EMF)
Pr=E*I, Pp=I*U korisna snaga, odnosno snaga koja se troši bez gubitka. Po=I^2*R-izgubljena snaga. Da bi kolo funkcionisalo, potrebno je održavati ravnotežu snaga u električnom kolu.
12. Ohmov zakon za presjek lanca.
Jačina struje u dijelu strujnog kruga direktno je proporcionalna naponu na krajevima ovog vodiča i obrnuto proporcionalna njegovom otporu: I \u003d U / R;
1)U=I*R, 2)R=U/R
13. Ohmov zakon za kompletno kolo.
Jačina struje u kolu je proporcionalna EMF-u koji djeluje u kolu i obrnuto proporcionalna zbiru otpora kola i unutrašnjeg otpora izvora.
EMF izvora napona (V), - struja u kolu (A), - otpor svih vanjskih elemenata kola (Ohm), - unutrašnji otpor izvora napona (Ohm) .1) E = I (R + r)? 2)R+r=E/I
14. Serija, paralelna veza otpornika, ekvivalentni otpor. Distribucija struja i napona.
Kada je nekoliko otpornika spojeno u nizu, kraj prvog otpornika se spaja na početak drugog, kraj drugog na početak trećeg itd. Kod takvog povezivanja, ista struja I prolazi kroz sve elemente serijskog kola.
Ue=U1+U2+U3. Stoga je napon U na priključcima izvora jednak zbiru napona na svakom od serijski spojenih otpornika.
Re=R1+R2+R3, Ie=I1=I2=I3, Ue=U1+U2+U3.
Kada se spoji u seriju, otpor kruga se povećava.
Paralelno povezivanje otpornika. Paralelna veza otpora je takva veza u kojoj su počeci otpora spojeni na jedan terminal izvora, a krajevi na drugi terminal.
Ukupni otpor paralelno spojenih otpornika određuje se formulom
Ukupni otpor paralelno spojenih otpornika uvijek je manji od najmanjeg otpora uključenog u ovu vezu.
kada su otpori povezani paralelno, naponi na njima su međusobno jednaki. Ue=U1=U2=U3 Struja I teče u kolo, a struje I1, I2, I3 izlaze iz njega. Budući da se pokretni električni naboji ne akumuliraju u tački, očito je da je ukupni naboj koji teče do tačke grananja jednak ukupnom naboju koji teče iz nje: tj. \u003d I1 + I2 + I3 Dakle, treće svojstvo paralelne veze može se formulisati na sledeći način: razgranati deo kola je jednak zbiru struja u paralelnim granama. Za dva paralelna otpornika:
search-ru.ru
ODREĐIVANJE EMF I SNAGE IZVORA STRUJE - Megatutorial
CHIPS, filijala USUPS-a
Odjel UND
PROUČAVANJE ELEKTROSTATSKOG POLJA
studenti
Učitelju
Chelyabinsk
Svrha rada: modeliranjem odrediti položaj ekvipotencijalnih površina i linija sila elektrostatičkog polja, izračunati jačinu polja.
Oprema: list metalne folije sa koordinatnom mrežom i elektrodama, napajanje VSP-33, multimetar, sonda.
FORMULA ZA IZRAČUN
Elektrostatičko polje je oblik materije koji se manifestira djelovanjem na električne naboje. Nastaje elektrostatičko polje:
Karakteristika jakosti polja je intenzitet. To je vektor definisan sa...
Energetska karakteristika elektrostatičkog polja je potencijal. Po definiciji je...
Postoji veza između dvije karakteristike polja, jačine i potencijala:
Radi jasnoće, elektrostatičko polje je grafički prikazano upotrebom sila i ekvipotencijalnih linija. Ovo su redovi...
Približno prema lokaciji ekvipotencijalnih linija, intenzitet se može izračunati po formuli:
ZAVRŠETAK RADOVA
Proračun napetosti E=…………………..
Procjena greške u mjerenju intenziteta δE=
ODGOVORI NA KONTROLNA PITANJA
CHIPS, filijala USUPS-a
Odjel UND
ODREĐIVANJE EMF I SNAGE IZVORA STRUJE
studenti
Učitelju
Chelyabinsk
Svrha rada: Određivanje EMF izvora jednosmjerne struje metodom kompenzacije, određivanje korisne snage i efikasnosti u zavisnosti od otpora opterećenja.
Oprema: istražni izvor struje, stabilizovani izvor napona, otporna kutija, miliampermetar, galvanometar.
FORMULA ZA IZRAČUN
Strujni izvori su uređaji u kojima se različite vrste energije pretvaraju u ...... ...
Karakteristika izvora struje je ………… Po definiciji je jednaka omjeru ………………..
Posmatrajmo električno kolo iz izvora struje sa unutrašnjim otporom r, zatvoreno za opterećenje otporom R. Prema zakonu održanja energije, rad vanjskih sila pretvara se u ……… prema jednačini …………… ………… Odakle dobijamo Ohmov zakon za zatvoreno kolo u obliku:
U metodi kompenzacije za mjerenje EMF-a pomoću regulatora napajanja PSU-a, napon na kutiji otpora R je odabran tačno jednak ……………….. Tada će EMF izvora biti jednak ………..
Korisna snaga izvora struje je toplotna snaga dodijeljen teretu. Prema Joule-Lenzovom zakonu ……………………………
Zamjenom jačine struje prema Ohmovom zakonu, dobijamo formulu za korisnu snagu:
Rad izvora struje karakteriše efikasnost. Ovo je po definiciji……
Formula za efikasnost izvora struje je:
ZAVRŠETAK RADOVA
Primjer izračunavanja EMF E \u003d JR \u003d
Prosječna vrijednost EMF-a<Е> =
Procjena slučajne greške u mjerenju EMF izvora =
Rezultat mjerenja EMF E =………±……….V R = 90%.
Primjer proračuna: neto snaga: Rpol =J 2R =
puna snaga Rzatr =<Е>J= Efikasnost η
Snaga
ODGOVORI NA KONTROLNA PITANJA
CHIPS, filijala USUPS-a
Odjel UND
megaobuchalka.ru
Formula odnosa između EMF (elektromotorne sile) i napona.
U zadacima za električnu struju, napon i EMF (elektromotorna sila) su prisutni ili zadati. Postoji prilično jednostavan odnos između ovih parametara. Hajde da uvedemo bilo koji lanac (slika 1).
Rice. 1. Odnos između EMF i napona
Neka je zadan izvor sa emf
Napon u vanjskom kolu. Unutrašnji otpor izvora je , a otpor vanjskog kola je . Ovaj sistem je pod naponom. Tada: (1) (2)
Logično je pretpostaviti da je broj elektrona generiranih iz izvora jednak broju elektrona koji su ušli u kolo, tada izjednačavamo (1) i (2):
Relacija (3) - odnos između EMF i napona u kompletnom DC kolu.
U idealnom kolu (unutrašnji otpor izvora je nula
), EMF je numerički jednak naponu.
Zaključak: navedeni omjeri pomažu u nizu zadataka u kojima se daju parametri izvora struje/napona, ali je potrebno pronaći struju ili napon na bilo kojem elementu kola (otpornik, zavojnica, lampa itd.) , i obrnuto.
www.abitur.by
EMF i napon
Da bi električna struja dugo prolazila kroz kolo, potrebno je kontinuirano održavati razliku potencijala na polovima izvora napona. Slično, ako su dvije posude s različitim nivoima vode povezane cijevi, tada će voda prelaziti iz jedne posude u drugu sve dok se nivoi u posudama ne izjednače. Dodavanjem vode u jednu posudu i izvlačenjem iz druge moguće je osigurati da će se kretanje vode kroz cijev između posuda nastaviti bez prekida.
Kada izvor električne energije radi, elektroni sa anode prelaze na katodu.
Iz ovoga možemo zaključiti da unutar izvora električne energije djeluje sila, koja mora kontinuirano održavati struju u kolu, odnosno, drugim riječima, mora osigurati rad ovog izvora.
Razlog koji uspostavlja i održava potencijalnu razliku, izaziva struju u kolu, savladavajući njegov vanjski i unutrašnji otpor, naziva se elektromotorna sila (skraćeno emf) i označava se slovom E.
Elektromotorna sila izvora električne energije nastaje pod uticajem uzroka specifičnih za svaki od njih.
U hemijskim izvorima električne energije (galvanske ćelije, baterije) e. d.s. dobijeni kao rezultat hemijskih reakcija, u generatorima e. d.s. nastaje zbog elektromagnetne indukcije, u termoelementima - zbog toplinske energije.
Razlika potencijala koja uzrokuje prolaz struje kroz otpor dijela električnog kola naziva se napon između krajeva ovog dijela. Elektromotorna sila i napon se mjere u voltima. Za mjerenje e. d.s. a napon su uređaji - voltmetri (slika 1).
Hiljade volta - milivolti - mjere se milivoltmetrima, hiljade volti - kilovolti - kilovoltmetrima.
Za mjerenje e. d.s. izvora električne energije, potrebno je voltmetar spojiti na stezaljke ovog izvora sa otvorenim vanjskim krugom (slika 2). Za mjerenje napona u bilo kojem dijelu električnog kola, voltmetar mora biti spojen na krajeve ovog odjeljka (slika 3).
Video 1. Šta je elektromotorna sila (emf)
Izvor: Kuznetsov M.I., "Osnove elektrotehnike" - 9. izdanje, revidirano - Moskva: srednja škola, 1964 - 560s.
www.electromechanics.ru
| Elektromotorna sila. | |
| Uloga izvora struje: podijeliti naboje zbog obavljanja posla od strane vanjskih sila. Sve sile koje djeluju na naboj, s izuzetkom potencijalnih sila elektrostatičkog porijekla (tj. Kulonove) nazivaju se vanjskim silama. (Vanjske sile se objašnjavaju elektromagnetskom interakcijom između elektrona i jezgara) |
|
| EMF - energetska karakteristika izvora. Ovo je fizička veličina jednaka omjeru rada vanjskih sila pri kretanju električnog naboja duž zatvorenog kola do ovog naboja: Mjeri se u voltima (V). | |
| Druga karakteristika izvora je unutrašnji otpor izvora struje: r. | |
| Ohmov zakon za kompletno kolo. |
|
| Energetske transformacije u kolu:
(A - rad vanjskih sila; Ekst. - rad struje na vanjskom dijelu kola sa otporom R; Aint. - rad struje na unutrašnjem otporu izvora r.) |
|
|
|
|
| Ohmov zakon: Struja u DC kolu je direktno proporcionalna EMF-u izvora struje i obrnuto proporcionalna impedansi električnog kola. | |
| Posljedice: | |
| 1. Ako je R>>r, onda je ε=U. Izmjerite e voltmetrom visokog otpora s otvorenim vanjskim krugom. | |
| 2. Ako R< | |
| 3. Na unutrašnjem dijelu lanca: Aint=U1q, na vanjskom dijelu lanca: Aext=U2q. A=Aint+ Aext Tada je: εq=U1q+U2q. Dakle: ε= U1+U2 EMF izvora struje jednak je zbiru padova napona u vanjskom i unutrašnjem dijelu kola. | |
| 4. Ako R raste, onda se I smanjuje. - kada se struja u kolu smanji, napon se povećava! | |
| 5. Snaga: a) Puna .. b) Korisno. c) izgubljeno. d) efikasnost | |
| Povezivanje izvora struje. |
|
| 1. Serijsko povezivanje izvora: ukupni EMF kola je jednak algebarskom zbiru EMF pojedinačnih izvora, ukupni unutrašnji otpor jednak je zbiru unutrašnjih otpora svih izvora struje. Ako su svi izvori isti i uključeni u istom smjeru, onda . Tada će s-r Ohm biti napisan u obliku: | |
| 2. Paralelno povezivanje izvora: jedan od izvora (sa najvećim EMF) radi kao izvor, ostali - kao potrošači (punjenje baterije se zasniva na ovom principu). Izračunavanje po Kirchhoffovim pravilima (vidi). Ako su svi izvori isti, onda će Ohmov zakon biti napisan u obliku: | |
| Ohmov zakon za nehomogeni dio lanca. |
|
|
|
|
| 1. Algebarski zbir struja u svakom čvoru (tački grananja) jednak je 0. - posljedica zakona održanja električnog naboja. | |
| Posljedica Ohmovog zakona za nehomogeni dio lanca. | |
| Smjer struja se bira proizvoljno. Ako je nakon izračunavanja trenutna vrijednost negativna, onda je smjer suprotan. Zatvorena petlja se zaobilazi u jednom smjeru. Ako je smjer bajpasa isti kao i trenutni smjer, tada je IR>0. Ako tokom zaobilaženja dođu do "+" izvora, tada je njegov EMF negativan. Rezultirajući sistem jednačina treba da uključuje sve EMF i sve otpore. To. sistem treba da se sastoji od jedne jednačine za struje i k-1. jednačine za EMF (k je broj zatvorenih petlji). | |
- zakon očuvanja energije
.
.
.
- znaci "+" ili "-" biraju se ovisno o tome da li su struje koje stvara EMF izvor i električno polje usmjerene u jednom ili suprotnom smjeru.
www.eduspb.com
Šta je emf - formula i primjena
U elektrotehnici, napajanja za električna kola karakteriše elektromotorna sila (EMF).
Šta je EMF?
U vanjskom kolu električnog kola, električni naboji se kreću od plusa izvora u minus i stvaraju električnu struju. Da bi održao svoj kontinuitet u strujnom kolu, izvor mora imati silu koja može pomjeriti naboje sa nižeg na viši potencijal. Takva sila neelektričnog porijekla je EMF izvora. Na primjer, EMF galvanske ćelije.
Prema tome, EMF (E) se može izračunati kao:
- A je rad u džulima;
- q - punjenje u privjescima.
Vrijednost EMF-a u SI sistemu mjeri se u voltima (V).
Formule i proračuni
EMF je rad koji obavljaju vanjske sile da pomaknu jedinični naboj kroz električni krug.
Kolo zatvorenog električnog kola uključuje vanjski dio, karakteriziran otporom R, i unutrašnji dio sa otporom izvora Rin. Kontinuirana struja (In) u strujnom kolu će teći kao rezultat djelovanja EMF-a, koji savladava vanjski i unutrašnji otpor kola.
Struja u kolu je određena formulom (Ohmov zakon):
U \u003d E / (R + Rin).
U ovom slučaju, napon na terminalima izvora (U12) će se razlikovati od EMF-a za količinu pada napona na unutrašnjem otporu izvora.
U12 = E - In*Rin.
Ako je krug otvoren i struja u njemu je 0, tada će EMF izvora biti jednak naponu U12.
Dizajneri napajanja pokušavaju da smanje unutrašnji otpor Rin, jer to može omogućiti da se više struje povuče iz izvora.
Gdje je to moguće
U tehnologiji se koriste različite vrste EMF-a:
- Hemijski. Koristi se u baterijama i akumulatorima.
- Termoelektrični. Javlja se kada se kontakti različitih metala zagreju. Koristi se u frižiderima, termoparovima.
- Indukcija. Nastaje kada provodnik pređe magnetsko polje. Efekat se koristi u elektromotorima, generatorima, transformatorima.
- Fotonaponski. Koristi se za izradu fotoćelija.
- Piezoelektrični. Kada je materijal rastegnut ili sabijen. Koristi se za proizvodnju senzora, kvarcnih oscilatora.
Stoga je EMF neophodan za održavanje konstantne struje i nalazi primjenu u raznim vrstama tehnologije.
elektro.guru
Elektromotorna sila - WiKi
Elektromotorna sila (EMF) je skalarna fizička veličina koja karakterizira rad vanjskih sila, odnosno bilo koje sile neelektričnog porijekla koje djeluju u kvazistacionarnim DC ili AC krugovima. U zatvorenom provodnom kolu, EMF je jednak radu ovih sila pri kretanju jednog pozitivnog naboja duž cijelog kola.
Analogno jačini električnog polja uvodi se koncept jačine vanjske sile E→ex(\displaystyle (\vec (E))_(ex)), koja se podrazumijeva kao vektorska fizička veličina jednaka omjeru vanjske sile. sila koja djeluje na ispitni električni naboj do vrijednosti ovog naboja. Tada će u zatvorenom krugu L(\displaystyle L) EMF biti jednak:
E=∮LE→ex⋅dl→,(\displaystyle (\mathcal (E))=\oint \limits _(L)(\vec (E))_(ex)\cdot (\vec (dl) ))
gdje je dl→(\displaystyle (\vec (dl))) je okvirni element.
EMF se, kao i napon, mjeri u voltima u Međunarodnom sistemu jedinica (SI). Možemo govoriti o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kola. Ovo je specifičan rad vanjskih sila ne u cijelom krugu, već samo u ovom dijelu. EMF galvanske ćelije je rad vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja unutar ćelije s jednog pola na drugi. Rad vanjskih sila ne može se izraziti kroz razliku potencijala, jer su vanjske sile nepotencijalne i njihov rad ovisi o obliku putanje. Tako je, na primjer, rad vanjskih sila pri pomicanju naboja između terminala izvora struje izvan samog izvora jednak nuli.
EMF i Ohmov zakon
Elektromotorna sila izvora povezana je sa električnom strujom koja teče u kolu prema odnosima Ohmovog zakona. Ohmov zakon za nehomogenu sekciju kola ima oblik:
φ1−φ2+E=IR,(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)+(\mathcal (E))=IR,)
gdje je φ1−φ2(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)) razlika između vrijednosti potencijala na početku i na kraju dijela kruga, I(\displaystyle I) je struja koja teče kroz sekciju, i R (\displaystyle R) - otpor sekcije.
Ako se tačke 1 i 2 poklapaju (krug je zatvoren), tada je φ1−φ2=0(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)=0) i prethodna formula postaje formula Ohmovog zakona za zatvoreni kolo:
E=IR,(\displaystyle (\mathcal (E))=IR,)
gdje je sada R(\displaystyle R) impedancija cijelog kola.
Općenito, impedansa kola je zbir otpora dijela kola izvan izvora struje (Re(\displaystyle R_(e))) i unutrašnjeg otpora samog izvora struje (r(\displaystyle r)). Imajući ovo na umu, trebali biste:
E=IRe+Ir.(\displaystyle (\mathcal (E))=IR_(e)+Ir.)
EMF izvor struje
Ako na dio kola (homogeni dio kola) ne djeluju vanjske sile i, prema tome, na njemu nema izvora struje, tada je, kao što slijedi iz Ohmovog zakona za nehomogeni dio kola, tačno sljedeće:
φ1−φ2=IR.(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)=IR.)
Dakle, ako odaberemo anodu izvora kao tačku 1, a njegovu katodu kao tačku 2, tada za razliku potencijala anode φa(\displaystyle \varphi _(a)) i katode φk(\displaystyle \ varphi _(k)) može se napisati:
φa−φk=IRe,(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)=IR_(e),)
gdje je, kao i prije, Re(\displaystyle R_(e)) otpor vanjskog dijela kola.
Iz ove relacije i Ohmovog zakona za zatvoreno kolo napisano kao E=IRe+Ir(\displaystyle (\mathcal (E))=IR_(e)+Ir) lako je dobiti
φa−φkE=ReRe+r(\displaystyle (\frac (\varphi _(a)-\varphi _(k))(\mathcal (E)))=(\frac (R_(e))(R_(e) )+r))) a zatim φa−φk=ReRe+rE.(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)=(\frac (R_(e))(R_(e)+r) )(\mathcal (E)).)
Iz dobijene relacije slijede dva zaključka:
- U svim slučajevima kada struja teče kroz kolo, razlika potencijala između terminala izvora struje φa−φk(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)) je manja od EMF izvora.
- U graničnom slučaju kada je Re(\displaystyle R_(e)) beskonačan (lanac je prekinut), E=φa−φk.(\displaystyle (\mathcal (E))=\varphi _(a)-\varphi _ (k).)
Dakle, EMF izvora struje jednak je razlici potencijala između njegovih terminala u stanju kada je izvor isključen iz kola.
EMF indukcija
Razlog za pojavu elektromotorne sile u zatvorenom kolu može biti promjena u fluksu magnetskog polja koji prodire u površinu ograničenu ovim krugom. Ova pojava se naziva elektromagnetna indukcija. Vrijednost EMF indukcije u kolu određena je izrazom
E=−dΦdt,(\displaystyle (\mathcal (E))=-(\frac (d\Phi)(dt)),)
gdje je Φ(\displaystyle \Phi) tok magnetskog polja kroz zatvorenu površinu ograničenu konturom. Znak "−" ispred izraza pokazuje da indukcijska struja stvorena indukcijskim EMF-om sprječava promjenu magnetskog fluksa u kolu (vidi Lenzovo pravilo). Zauzvrat, razlog za promjenu magnetskog toka može biti i promjena magnetskog polja i kretanje kruga u cjelini ili njegovih pojedinačnih dijelova.
Neelektrična priroda EMF-a
Unutar EMF izvora struja teče u smjeru suprotnom od normalnog. To je nemoguće bez dodatne sile neelektrične prirode koja savladava silu električnog odbijanja.Kao što je prikazano na slici, električna struja, čiji je normalni smjer od "plus" do "minus", unutar EMF izvora (na primjer, unutar galvanske ćelije) teče u suprotnom smjeru. Smjer od "plus" do "minus" poklapa se sa smjerom električne sile koja djeluje na pozitivne naboje. Stoga, da bi struja tekla u suprotnom smjeru, potrebna je dodatna sila neelektrične prirode (centrifugalna sila, Lorentzova sila, sile kemijske prirode) koja bi savladala električnu silu.
vidi takođe
Bilješke
en-wiki.org
Za održavanje električne struje u vodiču potreban je vanjski izvor energije, koji cijelo vrijeme stvara razliku potencijala između krajeva ovog vodiča. Takvi izvori energije nazivaju se izvori električne energije (ili izvori struje).
Izvori električne energije imaju određenu elektromotorna sila(skraćeno EMF), koji stvara i održava potencijalnu razliku između krajeva provodnika dugo vremena. Ponekad se kaže da EMF stvara električnu struju u kolu. Neophodno je zapamtiti uslovljenost takve definicije, budući da smo gore već utvrdili da je uzrok nastanka i postojanja električne struje električno polje.
Izvor električne energije proizvodi određenu količinu rada pomicanjem električnih naboja kroz zatvoreni krug.
definicija:Rad koji izvrši izvor električne energije prilikom prijenosa jedinice pozitivnog naboja kroz zatvoreni krug naziva se EMF izvora
Volt se uzima kao jedinica mjerenja elektromotorne sile (skraćeno volt je označeno slovom B ili V - "ve" na latinskom).
EMF izvora električne energije jednak je jednom voltu, ako pri kretanju jednog električnog privjeska kroz zatvoreno kolo, izvor električne energije radi jednak jednom džulu:
U praksi se za mjerenje EMF koriste i veće i manje jedinice, i to:
1 kilovolt (kV, kV) jednak 1000 V;
1 milivolt (mV, mV), jednak hiljaditom dijelu volta (10-3 V),
1 mikrovolt (µV, µV), jednako milioniti dio volta (10-6 V).
Očigledno, 1 kV = 1000 V; 1 V = 1000 mV = 1 000 000 µV; 1 mV = 1000 µV.
Trenutno postoji nekoliko vrsta izvora električne energije. Prvi put je kao izvor električne energije korištena galvanska baterija, koja se sastojala od nekoliko krugova od cinka i bakra, između kojih je položena koža natopljena zakiseljenom vodom. U galvanskoj bateriji, hemijska energija je pretvorena u električnu (više o tome će biti reči u poglavlju XVI). Galvanska baterija je dobila ime po italijanskom fiziologu Luigiju Galvaniju (1737-1798), jednom od osnivača teorije elektriciteta.
Brojne eksperimente o poboljšanju i praktičnoj upotrebi galvanskih baterija izveo je ruski naučnik Vasilij Vladimirovič Petrov. Početkom prošlog stoljeća stvorio je najveću galvansku bateriju na svijetu i koristio je za niz briljantnih eksperimenata.
Izvori električne energije koji rade na principu pretvaranja hemijske energije u električnu energiju nazivaju se hemijski izvori električne energije.
Drugi glavni izvor električne energije, koji se široko koristi u elektrotehnici i radiotehnici, je generator. Generatori pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju.
Na električnim dijagramima, izvori električne energije i generatori su označeni kao što je prikazano na sl. jedan.
Slika 1. Simboli izvora električne energije:a - izvor EMF, opšta oznaka, b - izvor struje, opšta oznaka; c - hemijski izvor električne energije; d - baterija hemijskih izvora; d - izvor konstantnog napona; e - izvor varijabilnog osvjetljenja; g - generator.
Za hemijske izvore električne energije i za generatore, elektromotorna sila se manifestuje na isti način, stvarajući potencijalnu razliku na terminalima izvora i održavajući je dugo vremena. Ove stezaljke se zovu stubovi izvora električne energije. Jedan pol izvora električne energije ima pozitivan potencijal (nedostatak elektrona), označen je znakom plus (+) i naziva se pozitivnim pol. Drugi pol ima negativan potencijal (višak elektrona), označen je znakom minus (-) i naziva se negativnim pol.
Od izvora električne energije električna energija se putem žica prenosi do svojih potrošača (električne lampe, elektromotori, električni lukovi, električni grijači itd.).
definicija :Kombinacija izvora električne energije, njegovog potrošača i spojnih žica naziva se električni krug.
Najjednostavniji električni krug prikazan je na sl. 2.
Slika 2. B - izvor električne energije; SA - prekidač; EL - potrošač električne energije (lampa).
Da bi električna struja mogla teći kroz kolo, ono mora biti zatvoreno. Struja teče neprekidno kroz zatvoreno električno kolo, jer postoji određena razlika potencijala između polova izvora električne energije. Ova potencijalna razlika se zove napon izvora i označen je slovom U. Jedinica mjere za napon je volt. Baš kao i EMF, napon se može mjeriti u kilovoltima, milivoltima i mikrovoltima.
Za mjerenje veličine emf i napona, uređaj tzv voltmetar. Ako je voltmetar spojen direktno na polove izvora električne energije, tada će, kada je električni krug otvoren, pokazivati EMF izvora električne energije, a kada je zatvoren, napon na njegovim stezaljkama: (Sl. 3).
Slika 3 Mjerenje EMF i napona izvora električne energije:a - mjerenje EMF izvora električne energije; b - mjerenje napona na stezaljkama izvora električne energije.
Imajte na umu da je napon na terminalima izvora električne energije uvijek manji od njegovog EMF-a.
« fizika - 10. razred
Svaki izvor struje karakterizira elektromotorna sila ili skraćeno EMF. Dakle, na okrugloj bateriji za baterijsku lampu piše: 1,5 V.
Šta to znači?
Ako spojite dvije suprotno nabijene kuglice provodnikom, tada se naboji brzo neutraliziraju, potencijali kuglica će postati isti, a električno polje će nestati (slika 15.9, a).
Snage treće strane.
Da bi struja bila konstantna, potrebno je održavati konstantan napon između kuglica. Za to je potreban uređaj (izvor struje) koji bi premještao naboje s jedne lopte na drugu u smjeru suprotnom od smjera sila koje djeluju na ta naboja iz električnog polja loptica. U takvom uređaju, pored električnih sila, na naelektrisanja moraju djelovati i sile neelektrostatičkog porijekla (slika 15.9, b). Samo jedno električno polje naelektrisanih čestica ( Kulonovo polje) nije u stanju održati konstantnu struju u kolu.
Sve sile koje djeluju na električno nabijene čestice, s izuzetkom sila elektrostatičkog porijekla (tj. Kulonove), nazivaju se spoljne sile.
Zaključak o potrebi vanjskih sila za održavanje konstantne struje u strujnom kolu postat će još očigledniji ako se okrenemo zakonu održanja energije.
Elektrostatičko polje je potencijalno. Rad ovog polja pri kretanju nabijenih čestica u njemu duž zatvorenog električnog kola jednak je nuli. Prolazak struje kroz provodnike je praćen oslobađanjem energije - provodnik se zagrijava. Prema tome, mora postojati neki izvor energije u kolu koji je opskrbljuje krugu. U njemu, pored Kulonovih snaga, nužno moraju djelovati i treće strane, nepotencijalne sile. Rad ovih sila duž zatvorene konture mora biti različit od nule.
U procesu obavljanja rada ovih sila nabijene čestice dobijaju energiju unutar izvora struje, a zatim je daju provodnicima električnog kola.
Sile treće strane pokreću nabijene čestice unutar svih izvora struje: u generatorima u elektranama, u galvanskim ćelijama, baterijama itd.
Kada je kolo zatvoreno, u svim provodnicima kola se stvara električno polje. Unutar izvora struje, naelektrisanja se kreću pod uticajem vanjske sile u odnosu na Kulonove sile(elektroni s pozitivno nabijene elektrode na negativnu), a u vanjskom kolu ih pokreće električno polje (vidi sliku 15.9, b).
Priroda stranih sila.
Priroda vanjskih sila može biti različita. U generatorima u elektranama, vanjske sile su sile koje djeluju iz magnetnog polja na elektrone u provodniku koji se kreće.
U galvanskoj ćeliji, na primjer, u Volta ćeliji, djeluju kemijske sile.
Volta element se sastoji od cink i bakrenih elektroda smještenih u otopini sumporne kiseline. Hemijske sile uzrokuju otapanje cinka u kiselini. Pozitivno nabijeni ioni cinka prelaze u otopinu, a sama cinkova elektroda postaje negativno nabijena. (Bakar se vrlo malo otapa u sumpornoj kiselini.) Između cink i bakrene elektrode pojavljuje se razlika potencijala, koja određuje struju u vanjskom električnom kolu.
Djelovanje vanjskih sila karakterizira važna fizička veličina tzv elektromotorna sila(skraćeno EMF).
Elektromotorna sila izvor struje jednak je omjeru rada vanjskih sila pri kretanju naboja duž zatvorenog kola do apsolutne vrijednosti ovog naboja:
Elektromotorna sila, kao i napon, izražava se u voltima.
Razlika potencijala na terminalima baterije kada je strujni krug otvoren jednaka je elektromotornoj sili. EMF jedne baterije je obično 1-2 V.
Možemo govoriti i o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kola. Ovo je specifičan rad vanjskih sila (rad pomicanja jediničnog naboja) ne u cijelom krugu, već samo u ovoj oblasti.
Elektromotorna sila galvanske ćelije je brojčano jednaka radu vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja unutar ćelije s jednog pola na drugi.
Rad vanjskih sila ne može se izraziti kroz razliku potencijala, jer su vanjske sile nepotencijalne i njihov rad ovisi o obliku putanje naboja.
Snage treće strane (ne-potencijalne) u izvorima pošte. ili altern. struja; u zatvorenom provodnom kolu jednak je radu ovih sila na pomicanju jedinice. naboj duž cijelog kola. Ako kroz Egr označimo jačinu polja vanjskih sila, onda emf? u zatvorenoj petlji L je jednako
gdje je dl element dužine konture.
Pot. elektrostatičke sile. polja ne mogu podržati post. ovih sila na zatvorenoj putanji je nula. Prolazak struje kroz provodnike je praćen oslobađanjem energije - zagrijavanjem provodnika. Sile trećih strana dovode do napada. h-tsy unutar generatora, galvanski. elemenata, akumulatora i drugih izvora struje. Porijeklo vanjskih sila može biti različito: u generatorima su to sile iz vrtloga električnog. polje koje se javlja kada se magnetsko polje promeni. polje sa vremenom, ili Lorentz, koji djeluje iz magnetskog. polja na e-ns u pokretnom provodniku; u galvanskom ćelije i baterije - ovo je hemikalija. sile, itd. Izvorna emf je jednaka električnom naponu na njegovim stezaljkama s otvorenim krugom. EMF određuje jačinu struje u kolu za dati otpor (vidi OHMA ZAKON). Mjerna je, kao i električna. , u voltima.
Fizički enciklopedijski rječnik. - M.: Sovjetska enciklopedija. . 1983 .
ELEKTROMOTORNA SILA
(emf) - fenomenološka karakteristika izvora struje. Uveo G. Ohm 1827. za DC kola. struju i definisao ju je G. Kirchhoff (G. Kirchhoff) 1857. godine kao rad "spoljašnjih" sila tokom prenosa jednog električnog. naboj duž zatvorene petlje. Tada se koncept emf počeo tumačiti šire - kao mjera specifičnih (po jedinici naboja koju nosi struja) energetskih transformacija koje se izvode u kvazistacionarnim [vidi. Kvazistacionarna (kvazistatička) aproksimacija]električni strujnim krugovima ne samo od izvora "treće strane" (galvanske baterije, baterije, generatori itd.), već i od elemenata "opterećenja" (elektromotori, baterije u načinu punjenja, prigušnice, transformatori, itd.).
Puno ime magnituda - E. s. - povezana s mehaničkom. analogije procesa u električnim. lanci i rijetko korišteni; češća je skraćenica - emf. U SI, emf se mjeri u voltima (V); u Gausovom sistemu (CGSE) jedinica emf spec. nema naziv (1 SGSE 300 V).
U slučaju kvazilinearnog stupa. struja u zatvorenom (bez grananja) strujnom kolu ukupnog priliva el.-mag. energija proizvedena iz izvora u potpunosti se troši na proizvodnju topline (vidi. Gubici džula):
gdje je emf u provodnom kolu, I- struja, R- otpor (predznak emf, kao i predznak struje, ovisi o izboru smjera zaobilaznice duž strujnog kola).
Prilikom opisivanja kvazistacionarnih procesa u električnoj. lanci u ur-nii energetski. saldo (*) potrebno je uzeti u obzir promjene u akumuliranom magnetskom Wm i električni Mi energije:
Prilikom promjene magnetne polje u vremenu postoji električni vrtlog. E
s ,čija se cirkulacija duž provodnog kola obično naziva emf elektromagnetna indukcija:
Električne promjene. energije su značajne, po pravilu, u slučajevima kada kolo sadrži veliku električnu energiju. kapacitet, npr. kondenzatori. Onda dW e /dt = D U. I gdje je D U- razlika potencijala između ploča kondenzatora.
Međutim, moguće su i druge interpretacije energetike. pretvaranje u električnu energiju. lancima. Tako, na primjer, ako je u krugu naizmjenične struje. harmonično struja povezana sa induktivnošću L zatim međusobne transformacije električnih. i magn. energije u njemu mogu se okarakterisati kao emf el.-magn. indukcija i pad napona na efektivnoj reaktansi Z L(cm. impedansa): U selidbi u magn. polju tijela (npr. u armaturi unipolarnog induktora), čak i rad otpornih sila može doprinijeti emf.
U razgranatim krugovima kvazilinearnih struja, odnos između emf i padova napona u dijelovima kola koji čine zatvoreni krug određen je drugom Kirchhoffovo pravilo.
EMF je integralna karakteristika zatvorenog kola i u opštem slučaju nemoguće je striktno naznačiti mjesto njegove "primjene". Međutim, vrlo često se emf može smatrati približno lokaliziranim u određenim uređajima ili elementima kola. U takvim slučajevima uobičajeno je da se to smatra karakteristika uređaja (galvanska baterija, baterija, dinamo, itd.) i odredi se kroz potencijalnu razliku između njegovih otvorenih polova. Prema vrsti konverzije energije u ovim uređajima razlikuju se sljedeće vrste emf: hemijska i mimička emf u galvanskoj. baterije, kupke, akumulatori, tokom korozivnih procesa (galvanski efekti), fotoelektrični emf (foto emf) na eksternim. i lok. fotoelektrični efekat (fotoćelije, fotodiode); elektro magnetna indukcija (dinamo, transformatori, prigušnice, elektromotori, itd.); elektrostatička emf koja nastaje, na primjer, tokom mehaničke. trenje (elektroforne mašine, elektrifikacija grmljavinskih oblaka, itd.); piezoelektrični emf - pri stiskanju ili istezanju piezoelektrika (piezoelektrični senzori, hidrofoni, stabilizatori frekvencije, itd.); termoionska emf povezana s termoionskim nabojem. čestice sa površine zagrijanih elektroda; termoelektrična emf ( termoelektrana)- na kontaktima različitih provodnika ( Seebeck efekat I Peltierov efekat) ili u dijelovima kola s neujednačenom raspodjelom temperature ( Thomsonov efekat). Termopower se koristi u termoparovima, pirometrima, frižiderima.
M. A. Miller, G. V. Permitin.
Fizička enciklopedija. U 5 tomova. - M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov. 1988 .
Pogledajte šta je "ELEKTRIČNA POGONSKA SILA" u drugim rječnicima:
elektromotorna sila- Skalarna vrijednost koja karakterizira sposobnost vanjskog polja i induciranog električnog polja da izazovu električnu struju. Napomena - Elektromotorna sila jednaka je linearnom integralu jačine vanjskog polja i induciranog ... ... Priručnik tehničkog prevodioca Moderna enciklopedija je skalarna vrijednost koja karakterizira sposobnost vanjskog polja i induciranog električnog polja da izazovu električnu struju ...
- Električna struja, gustina struje, električni napon, energija kada struja teče, snaga električne struje
- Struja
Električna struja je fenomen uređenog kretanja električnih naboja. Smjer kretanja pozitivnih naboja uzima se kao smjer električne struje.Formula električne struje:
Električna struja se mjeri u amperima. SI: ALI.
Električna struja je označena latiničnim slovima i ili I. Simbol ja(t) označava se "trenutna" vrijednost struje, tj. proizvoljna struja u bilo kom trenutku. U određenom slučaju može biti konstantan ili promjenjiv.
veliko latinično slovo I obično se naziva konstantnom strujom.
U bilo kojem dijelu nerazgranatog električnog kola teče struja iste veličine, koja je direktno proporcionalna naponu na krajevima sekcije i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Veličina struje određena je Ohmovim zakonom:
1) za DC kolo
2) za AC kolo,
gdje U- voltaža, IN;
R- omski otpor, Ohm;
Z- pun otpor, Ohm.
Otpor omskog provodnika:
,
gdje l- dužina provodnika, m;
s- poprečni presjek, mm 2;
ρ - otpornost, (Ohm mm2) / m.
Ovisnost omskog otpora o temperaturi:
R t = R 20,
gdje R20- otpor na 20°C, Ohm;
R t- otpor na t°C, Ohm;
α - temperaturni koeficijent otpora.
AC impedancija kola:
,
gdje je aktivni otpor, Ohm;
- induktivna reaktansa, Ohm;
- induktivnost, gn;
- kapacitivnost, Ohm;
- kapacitet, F.
Aktivni otpor je veći od omskog otpora R:
,
gdje je koeficijent koji uzima u obzir povećanje otpora naizmjeničnom strujom, ovisno o: frekvenciji struje; magnetna svojstva, provodljivost i prečnik provodnika.
Na industrijskoj frekvenciji, za provodnike koji nisu čelični, oni prihvataju i broje. - gustina struje
gustina struje ( j) je jačina struje izračunata po jedinici površine poprečnog presjeka ( s)
.
Za jednoliku distribuciju gustine struje i njen kosmer sa normalom na površinu kroz koju struja teče, formula gustine struje ima oblik:
,
gdje I- jačina struje kroz poprečni presjek područja provodnika s.
SI: Vozilo 2 - električni napon
Kod protoka struje, kao i kod svakog kretanja naelektrisanja, odvija se proces konverzije energije. Električni napon je količina energije potrebna za pomicanje jedinice naboja s jedne tačke na drugu.
Formula električnog napona:
Električni napon je označen latiničnim slovom u. Simbol u(t) označeno "trenutnom" vrijednošću napona i velikim latiničnim slovom U obično se naziva konstantnim naponom.
Električni napon se mjeri u voltima. SI: IN. - Energija u toku električne struje
Formula za energiju kada teče električna struja:
SI: J - Snaga tokom strujanja električne struje
Formula za snagu, kada teče električna struja:
SI: uto.
- Električni krug
- Električni krug- skup uređaja dizajniranih za protok električne struje kroz njih.
Ovi uređaji se nazivaju elementi kola. - Izvori električne energije- uređaji koji pretvaraju različite vrste energije, poput mehaničke ili hemijske, u električnu energiju.
- Idealan izvor napona- izvor čiji napon na stezaljkama ne zavisi od veličine struje koja teče kroz njega.
Unutrašnji otpor idealnog izvora napona može se uslovno uzeti jednak nuli. - Idealan izvor struje- izvor, količina struje kroz koji teče ne zavisi od napona na njegovim stezaljkama.
Unutrašnji otpor takvog izvora može se uslovno uzeti jednakim beskonačnosti. - Prijemnik Uređaj koji troši energiju ili pretvara električnu energiju u druge oblike energije.
- bipolarni- ovo je kolo koje ima dvije stezaljke za spajanje (polove).
- Idealan R-element (otporni element, otpornik)- ovo je tako pasivni element kola u kojem se odvija nepovratan proces pretvaranja električne energije u toplinsku energiju.
Glavni parametar otpornika je njegov otpor.
Otpor se mjeri u omima. SI: Ohm
Provodljivost je recipročan otpor.
.
Provodljivost se mjeri u Siemensu. SI: Cm.
Formula snage R-elementa:
.
Formula energije R-elementa:
. - Idealan C-element (kapacitivni element ili kondenzator)- ovo je takav pasivni element kola u kojem se odvija proces pretvaranja energije električne struje u energiju električnog polja i obrnuto. U idealnom C-elementu nema gubitka energije.
Formula kapaciteta:
. Primjeri: , .
Struja u rezervoaru:
Napon kondenzatora:
.
Preklopni zakon za kapacitivni element. Sa strujom konačne amplitude, naelektrisanje C-elementa se ne može naglo promeniti:
.
.
Uz konstantan kapacitet, napon na kapacitivnom elementu ne može se naglo promijeniti:
.
Snaga C-elementa: .
At p > 0- energija se skladišti str< 0
Energija C-elementa:
, ili 
.
Kapacitet se mjeri u faradima. SI: F. - Idealan L-element (induktivni element ili induktor)- ovo je takav pasivni element vrijednosti, u kojem se odvija proces pretvaranja energije električne struje u energiju magnetskog polja i obrnuto. U idealnom L-elementu nema gubitaka energije.
Za linearni L-element, formula induktivnosti ( L) izgleda kao:
,
gdje je veza fluksa.
Induktivnost je označena slovom i igra ulogu faktora proporcionalnosti između fluksa i struje.
Napon na induktivnom elementu:
.
Struja u induktivnom elementu:
.
Zakon komutacije za induktivni element. Pri naponu konačne amplitude, veza fluksa se ne može naglo promijeniti:
.
.
Uz konstantnu induktivnost, struja u induktivnom elementu ne može se naglo promijeniti:
.
Snaga L-elementa: .
At p > 0- energija se skladišti str< 0 energija se vraća izvoru.
Energija L-elementa:, ili .
Ako je po vremenu energija 0, onda
Induktivnost se mjeri u henrima. SI: gn
Primjer: . - R, L, C- glavni pasivni dvopolni elementi električnih kola.
- Osnovni zakoni električnih kola
- Ohmov zakon za dio kola koji ne sadrži EMF izvor.
Ohmov zakon za dio kola koji ne sadrži EMF izvor uspostavlja odnos između struje i napona u ovom dijelu.
S obzirom na ovu cifru, matematički izraz Omovog zakona je:
, ili 
Ova jednakost je formulirana na sljedeći način: uz konstantan otpor vodiča, napon na njemu je proporcionalan struji u vodiču. - Ohmov zakon za dio kola koji sadrži EMF izvor
Za šemu
.
Za šemu
.
Uglavnom
. - Joule-Lenzov zakon. Energija se rasipa u otporu R kada kroz njega teče struja I, proporcionalan je proizvodu kvadrata struje i otpora:
- Kirchhoffovi zakoni.
Topologija (struktura) kola.
Dijagram ožičenja- grafički prikaz električnog kola.
Filijala- dio lanca koji sadrži jedan ili više serijski povezanih elemenata i zatvoren između dva čvora.
Čvor- tačka lanca na kojoj se susreću najmanje tri grane. Čvorovi su numerisani proizvoljno, obično arapskim brojem. Na dijagramu čvor može, ali i ne mora biti označen tačkom. U pravilu ne označavajte one čvorove čija je lokacija očigledna (veze u obliku slova T). Ako grane koje se ukrštaju formiraju čvor, onda je to označeno tačkom. Ako nema točke na sjecištu grana, onda nema čvora (žice leže jedna na drugoj).
Circuit- zatvorena staza koja prolazi kroz nekoliko krakova. Konture su nezavisne ako se razlikuju barem za jednu granu. Kontura je označena strelicom sa naznačenim smjerom obilaznice i rimskim brojem. Smjer obilaznice se bira proizvoljno. U krugu može postojati mnogo nezavisnih kola, a nisu svi ovi sklopovi potrebni da bi se kompilirao dovoljan broj jednačina za rješavanje problema.
1) algebarski zbir struja koje teku u bilo koji čvor kola jednak je nuli:
;
2) zbir struja koje teku u bilo koji čvor jednak je zbiru struja koje teku iz čvora:
. .
Drugi Kirhofov zakon:
1) algebarski zbir padova napona u bilo kojoj zatvorenoj petlji jednak je algebarskom zbiru EMF-a duž iste petlje:
2) algebarski zbir napona (ne padova napona!) duž bilo koje zatvorene petlje je nula:
. . - Matrični oblik Kirchhoffovih jednačina:
,
gdje ALI, IN- koeficijenti pri strujama i naponima reda p x p (str- broj grana kola; q- broj čvorova kola);
I, E- nepoznate struje i dati EMF
Matrični elementi ALI su koeficijenti pri strujama na lijevoj strani jednadžbi sastavljenih prema prvom i drugom Kirchhoffovom zakonu. Prvi redovi matrice ALI sadrže koeficijente pri strujama u jednačinama sastavljenim prema prvom Kirchhoffovom zakonu, i imaju elemente +1, -1, 0, u zavisnosti od predznaka sa kojim data struja ulazi u jednačinu.
Elementi sljedećih redova matrice ALI jednake su vrijednostima otpora pri odgovarajućim strujama u jednadžbama sastavljenim prema drugom Kirchhoffovom zakonu, s odgovarajućim predznakom. Matrični elementi IN jednaki su EMF koeficijentima na desnoj strani jednadžbi sastavljenih prema Kirchhoffovim zakonima. Prvi redovi matrice imaju nula elemenata, jer na desnoj strani jednadžbi napisanih prema prvom Kirchhoffovom zakonu nema EMF-a. Preostale linije sadrže elemente +1, -1, ovisno o predznaku s kojim EMF ulazi u jednačinu, i 0 ako EMF nije uključen u jednačinu.
Opće rješenje jednadžbi sastavljeno prema Kirchhoffovim zakonima:
,
gdje
je matrica provodljivosti. 
.
Struje u svakoj grani:
;
;
. - Nazivni način rada elementa električnog kola- ovo je način rada u kojem radi sa nominalnim parametrima.
- Negotiated mode- ovo je način rada u kojem snaga koju daje izvor ili troši prijemnik ima maksimalnu vrijednost. Ova vrijednost se dobiva pri određenom omjeru (koordinaciji) parametara električnog kola.
- Način mirovanja- ovo je način rada u kojem električna struja ne teče kroz izvor ili prijemnik. U ovom slučaju izvor ne daje energiju vanjskom dijelu kola, a prijemnik je ne troši. Za motor, ovo će biti način rada bez mehaničkog opterećenja u rasutom stanju.
- Način kratkog spoja- ovo je način rada koji se javlja pri povezivanju suprotnih terminala izvora ili pasivnog elementa, kao i dijela električnog kruga koji je pod naponom.
- Ako je struja konstantna, onda nema fenomena samoindukcije i napon na induktoru je nula:
, jer - DC struja ne prolazi kroz kapacitivnost.
- - ovo je kolo sa jednim izvorom sa serijskim, paralelnim ili mješovitim povezivanjem prijemnika.
Prilikom serijskog povezivanja prijemnika:
I×R ekviv;
R eq =ΣR i.
Kada su prijemnici povezani paralelno, napon na svim prijemnicima je isti.
Prema Ohmovom zakonu, struje u svakoj grani su:
.
Prema prvom Kirhhofovom zakonu, ukupna struja je:
E×G ekv;
G equiv \u003d G 1 + G 2 + ... + G n; R eq =1/G eq.
mješovita veza:
R eq =
. - Metoda struje petlje.
Metoda se zasniva na primjeni drugog Kirchhoffovog zakona i omogućava smanjenje broja jednačina koje se rješavaju pri proračunu složenih sistema.
U međusobno nezavisnim kolima, gdje za svaki krug barem jedna grana ulazi samo u ovaj krug, uvjetne struje kola se razmatraju u svim granama kola.
Struje u petlji, za razliku od struja grananja, imaju sljedeće indekse:
ili 
Jednačine su napravljene prema drugom Kirchhoffovom zakonu za struje u petlji.
Struje grananja izražene su strujama petlje prema prvom Kirhofovom zakonu.
Broj odabranih kontura i broj jednačina koje treba riješiti jednak je broju jednačina sastavljenih prema drugom Kirchhoffovom zakonu: .
Zbir otpora svih otpornih elemenata svakog kola sa predznakom plus je koeficijent na struji kola, ima sljedeće indekse:
ili 
Predznak koeficijenta na struji susjednih kola ovisi o podudarnosti ili nepodudarnosti smjera struja susjednih kola. EMF ulazi u jednačinu sa predznakom plus ako su smjerovi EMF-a i smjer struje u petlji isti. . - Metoda nodalnog potencijala.
Metoda se zasniva na primjeni prvog Kirchhoffovog zakona i omogućava smanjenje broja jednačina koje se rješavaju prilikom pronalaženja nepoznatih struja na . Prilikom sastavljanja jednadžbi, potencijal jednog od čvorova kola uzima se jednak nuli, a struje grana se izražavaju kroz nepoznate potencijale preostalih čvorova kola i za njih se pišu jednadžbe prema prvom Kirchhoffovom zakonu. . Rješenje sistema jednadžbi nam omogućava da odredimo nepoznate potencijale, a preko njih pronađemo struje grana.
Sa http:="" title="(!LANG:U_(12)=(sum(i=1)(m)(E_i/R_i))/(sum(i=1)(n)(1/R_i) )=(zbroj(i=1)(m)(E_i*G_i))/(zbir(i=1)(n)(G_i))">.!}
. - Metoda proporcionalne veličine.
Metoda se koristi za pronalaženje nepoznatih struja u lančanom spoju otpornih elemenata u električnim kolima s jednim izvorom. Struje i naponi, kao i poznati EMF kola, izražavaju se u vidu struje grane koja je najudaljenija od izvora. Problem se svodi na rješavanje jedne jednadžbe s jednom nepoznatom. - Balans snage
Na osnovu zakona održanja energije, snaga koju razvijaju izvori električne energije mora biti jednaka snazi pretvaranja električne energije u druge vrste energije u kolu:
.
je zbir snaga koje razvijaju izvori;
- zbir snaga svih prijemnika i nepovratnih konverzija energije unutar izvora.
Balans snage se izrađuje kako bi se provjerila ispravnost pronađenog rješenja. Istovremeno, snaga koju izvori energije unose u kolo uspoređuje se sa snagom koju troše potrošači.
Formula snage za jedan otpornik:
Ukupna snaga potrošača:
P P=
Izvori napajanja:
P izvor \u003d P E + P J,
gdje P E = ±EI- snaga EMF izvora (određuje se množenjem njegovog EMF sa strujom koja teče u ovoj grani. Struja se uzima sa predznakom dobijenim kao rezultat proračuna. Minus se stavlja ispred proizvoda ako je smjer struja i EMF se ne podudaraju na dijagramu);
PJ = JUJ- snaga izvora struje (određuje se množenjem struje izvora sa padom napona na njemu).
Da biste odredili U J, odaberite bilo koje kolo koje bi uključivalo izvor struje. označavaju pad U J na strujnom kolu u odnosu na struju izvora i zapišite jednadžbu konture. Sve vrijednosti osim U J, u ovoj jednačini su već poznati, što nam omogućava da izračunamo pad napona U J.
Poređenje snage: P ist \u003d P P. Ako se poštuje jednakost, tada je ravnoteža konvergirala i proračun struja je ispravan. - Algoritam za proračun kola prema Kirchhoffovim zakonima
- Nasumično stavite na dijagram brojeve i smjerove nepoznatih struja.
- Na dijagram proizvoljno stavljamo brojeve čvorova.
- Sastavljamo čvorne jednadžbe za proizvoljno odabrane čvorove (prema prvom zakonu).
- Označavamo krug na dijagramu i biramo smjer njihovog obilaska.
- Broj označenih kontura jednak je broju jednačina sastavljenih prema drugom Kirchhoffovom zakonu. U ovom slučaju, nijedan od kola ne bi trebao uključivati granu sa izvorom struje.
- Za odabrane konture sastavljamo konturne jednadžbe (prema drugom zakonu).
- Kombinujemo sastavljene jednačine u sistem. Poznate količine se prenose na desnu stranu jednačine. U matricu se unose koeficijenti za željene struje ALI(lijevi dijelovi jednadžbi) (čitamo o matricama). Popunjavanje matrice F, uvodeći u njega desnu stranu jednadžbi.
- Rješavamo rezultujući sistem jednačina ().
- Ispravnost rješenja provjeravamo sastavljanjem ravnoteže snage.
Primjer: .
- Sinusoidna struja električnog kola- ovo je električni krug u kojem se EMF, naponi i struje mijenjaju prema sinusoidnom zakonu:
- Izmjenična struja- ovo je struja koja se periodično mijenja u veličini i smjeru i koju karakteriziraju amplituda, period, frekvencija i faza.
- AC amplituda je najveća vrijednost, pozitivna ili negativna, koju prihvaća naizmjenična struja.
- Period- ovo je vrijeme tokom kojeg dolazi do potpune oscilacije struje u provodniku.
- Frekvencija je recipročna vrijednost perioda.
- Faza je ugao ili ispod znaka sinusa. Faza karakterizira stanje naizmjenične struje tokom vremena. At t=0 faza se naziva početnom.
- Periodični način rada:
. Sinusoidalni se također može pripisati ovom načinu rada:
,
gdje je amplituda;
- početna faza;
- ugaona brzina rotacije rotora generatora.
At f= 50 Hz
rad/s. - Sinusoidna struja je struja koja varira s vremenom prema sinusoidnom zakonu:
. - Prosječna vrijednost sinusoidne struje (emf, napon), formula:
,
odnosno, prosječna vrijednost sinusoidne struje je iz amplitude. Isto tako,
. - Efektivna vrijednost sinusoidalne struje (EMF, napon), formula:
. Isto tako,
. - Količina toplote koju sinusoidna struja oslobađa u jednom periodu, formula:
.
RMS sinusna struja I brojčano jednaka vrijednosti takve jednosmjerne struje, koja u vremenu jednakom periodu sinusne struje oslobađa istu količinu topline kao i sinusna struja.
=R×I post 2×T ili objavljujem=I= - Krest faktor sinusoidalne struje (κ a) je omjer amplitude sinusoidalne struje i efektivne vrijednosti sinusoidalne struje:
. - Faktor oblika sinusoidalne struje (κ f) je omjer efektivne vrijednosti sinusoidalne struje i prosječne vrijednosti sinusoidne struje za pola perioda:
κ f=
.
Za nesinusne periodične struje κ a≠, κ f≠1.11. Ovo odstupanje indirektno ukazuje kako se nesinusoidna struja razlikuje od sinusoidne. - bilo koji kompleksan broj se može predstaviti:
a) u algebarskom obliku
b) u trigonometrijskom obliku
c) u pokaznom obliku
rde
je Eulerova formula;
d) vektor na kompleksnoj ravni,
gdje je imaginarna jedinica;
- realni dio kompleksnog broja (projekcija vektora na realnu osu); 
je imaginarni dio kompleksnog broja (projekcija vektora na imaginarnu osu); 
je modul kompleksnog broja; 
je glavna vrijednost argumenta kompleksnog broja.
Riješeni primjeri operacija nad kompleksnim brojevima. - sinusoidna struja i
. - Kompleksna amplituda struje- kompleksni broj čiji su modul i argument jednaki amplitudi i početnoj fazi sinusoidalne struje:
. - Kompleksna struja (kompleksna efektivna struja):
- sinusni napon u može biti povezan sa kompleksnim brojem
. - Kompleksna amplituda napona- kompleksni broj čiji su modul i argument jednaki amplitudi i početnoj fazi sinusoidnog napona:
. - Kompleksna otpornost:
Aktivni otpor u složenom obliku izražen kao realan pozitivan broj.
Reaktanca u složenom obliku se izražava u imaginarnim brojevima, a induktivna reaktanca ( X L) je pozitivan i kapacitivan ( X C) je negativan.
Impedansa sekcije kola u serijskoj vezi R I X izraženo kao kompleksni broj, realni dio je jednak aktivnom otporu, a imaginarni dio je jednak reaktansi ovog dijela. - Trokut otpora:
- Naponski trokut:
- Trokut snage:
Puna moć:
Aktivna snaga:
Reaktivna snaga:
- Ohmov zakon u složenom obliku:
. - Prvi Kirhofov zakon u složenom obliku:
. - Drugi Kirhofov zakon u složenom obliku:
. - Rezonancija stresa.
Rezonancija u električnim kolima je način rada dijela električnog kola koji sadrži induktivne i kapacitivne elemente, u kojem je fazna razlika između napona i struje nula.
Rezonantni mod se može dobiti promjenom frekvencije ω napon napajanja ili promjena parametara L I C.
Kada se spoje u seriju, dolazi do naponske rezonancije.
Struja u kolu je:
Kada se vektor struje poklapa sa vektorom napona u fazi:
gdje je rezonantna frekvencija napona, određena iz uvjeta
Onda
Talasna ili karakteristična impedancija serijskog kola:
Q faktor kola je omjer napona na induktivnosti ili kapacitivnosti prema naponu na ulazu u rezonantnom modu:
Faktor kvalitete kola je pojačanje napona:
U Lcut=Izrezao sam X=
U industrijskim mrežama, rezonancija napona je hitni način rada, jer povećanje napona na kondenzatoru može dovesti do njegovog kvara, a povećanje struje može dovesti do zagrijavanja žica i izolacije. - Rezonancija struja.
Rezonancija struje može nastati kada su reaktivni elementi povezani paralelno u AC krugovima. U ovom slučaju: gdje
onda
Na rezonantnoj frekvenciji, reaktivne komponente provodljivosti se mogu uporediti u apsolutnoj vrijednosti i ukupna provodljivost će biti minimalna. U tom slučaju ukupni otpor postaje maksimalan, ukupna struja je minimalna, vektor struje se poklapa sa vektorom napona. Ova pojava se naziva strujna rezonanca.
Provodljivost talasa:
.
At g<< b L struja u grani sa induktivnošću je mnogo veća od ukupne struje, pa se ova pojava naziva strujna rezonanca.
Rezonantna frekvencija:
ω* =
Iz formule slijedi:
1) rezonantna frekvencija zavisi od parametara ne samo reaktivnih otpora, već i aktivnih;
2) rezonancija je moguća ako R L I RC više ili manje ρ , inače će frekvencija biti zamišljena veličina i rezonancija nije moguća;
3) ako R L = R C = ρ, tada će frekvencija imati nedefinisanu vrijednost, što znači mogućnost postojanja rezonancije na bilo kojoj frekvenciji ako se faze napona napajanja i ukupne struje poklapaju;
4) kada R L = R C<< ρ rezonantna frekvencija napona jednaka je rezonantnoj frekvenciji struje.
Energetski procesi u strujnom kolu u strujnoj rezonanciji su slični onima u naponskoj rezonanciji.
Reaktivna snaga pri strujnoj rezonanciji je nula. Detaljno se razmatra reaktivna snaga
- Načini rada električnih kola
- DC električni krugovi
- AC kola
- Osnove složene metode za proračun električnih kola
- Fenomen rezonancije u električnim kolima
Idealan aktivni otpor ne zavisi od frekvencije, induktivni otpor linearno zavisi od frekvencije, kapacitivni otpor zavisi od frekvencije prema hiperboličkom zakonu:
