Dinamična elektrika: popolna razprava o materialu + primer problema

Dinamična elektrika je tok nabitih delcev v obliki električnega toka, ki lahko proizvaja električno energijo.

Če sta dve točki povezani v zaprtem krogu, lahko elektrika teče od točke večjega potenciala do točke nižjega potenciala.

Električni tok prihaja iz pretoka elektronov, ki neprekinjeno tečejo od negativnega pola do pozitivnega pola, od velikega potenciala do nizkega potenciala od vira potencialne razlike (napetosti).

Za več podrobnosti si oglejte naslednjo sliko:

Na zgornji sliki pišeA je potencialno višji od B. Električni tok se pojavi od A do B, to je zaradi potencialnega napora za uravnoteženje med A in B.

Pri analizi dinamičnih električnih vezij je treba upoštevati sestavne dele vezja, kot so viri energije in upor, razporeditev vezij in zakoni, ki veljajo za vezje.

Električna upornost

Upor (R) je komponenta, ki deluje za uravnavanje količine električnega toka, ki teče skozi vezje.

Količina upora se imenuje upor, ki ima enote ohmov (Ω). Merilni instrument, ki se uporablja za merjenje upora, je ohmmeter.

Vsak material ima drugačno vrednost upora. Na podlagi uporovnih lastnosti materiala je material razdeljen na tri, in sicer

Vodnik ima majhen upor, zato lahko dobro prevaja elektriko. Na primer kovinski materiali, kot so železo, baker, aluminij in srebro.
Izolatorji imajo velik upor, zato ne morejo prevajati električne energije. Na primer les in plastika.
Medtem so polprevodniki materiali, ki lahko delujejo kot prevodniki, pa tudi izolatorji. Na primer ogljik, silicij in germanij.

Iz lastnosti teh materialov, ki se pogosto uporablja kot prevodna pregrada, je prevodnik.

Vrednost upora materiala vodnika je sorazmerna z dolžino žice (l) in obratno sorazmerna s površino preseka žice (A). Matematično ga lahko oblikujemo na naslednji način:

Kjer je tipski upor, je L dolžina vodnika in A prečni prerez vodnika.

Dinamične električne formule

Formula močnega električnega toka (I)

Električni tok se pojavi, ko pride do prenosa elektronov, kot je opisano zgoraj. Oba predmeta sta napolnjena, če bosta priključena na vodnik, proizvedla električni tok.

Električni tok simbolizirajo črkejaz, ima enoteAmper (A), tako da je formula za trenutno jakost v dinamični elektriki:

I = Q / t

Informacije:

I = električni tok (A)
Q = količina električnega naboja (Coulomb)
t = časovni interval (s)

Formule za različne potenciale ali napetostne vire (V)

Na podlagi zgornjega opisa ima električni tok definicijo števila elektronov, ki se premikajo v določenem času.

Potencialna razlika bo povzročila prenos elektronov, količina električne energije, ki je potrebna za pretok vsakega električnega naboja s konca vodnika, se imenuje električna napetost ali potencialna razlika.

Vir napetosti ali potencialna razlika ima simbolV, z enotamiVolt. Matematično je formula za dinamično razliko električnega potenciala:

V = W / Q

Informacije:

V = potencialna razlika ali napetost vira energije (Volt)
W = energija (Joule)
Q = naboj (Coulomb)

Formula električne odpornosti (R)

Upor ali upor je označen z Rz enotami ohmov ima formulo:

R = ρ. l / A

Informacije:

R = električni upor (ohmi)
ρ = specifična upornost (ohm.mm2 / m)
A = površina preseka žice (m2)

Ohmova zakonska formula (Ω).

Ohmov zakon je zakon, ki določa, da bo razlika v napetosti na vodniku sorazmerna s tokom, ki teče skozi njega.

Preberite tudi: Slika kockastih mrež, Complete + primeri

Ohmov zakon povezuje moč električnega toka, potencialno razliko in upor. S formulo:

I = V / R ali R = V / I ali V = I. R

Informacije:

I = električni tok (A)
V = razlika potenciala ali napetosti vira energije (Volt)
R = električni upor (ohmi)

Da si lažje zapomnimo to formulo, lahko razmerje treh spremenljivk opišemo z naslednjim trikotnikom:

Kirchoffov zakon o krogotokih

Kirchoffov zakon o vezjih je zakon, ki navaja pojave tokov in napetosti v električnem krogu. Kirchoff's Circuit Law 1 obravnava tok toka do točke vezja, Kirchoff 2 Circuit Law pa se ukvarja z razliko v napetosti.

Kirchoffov zakon o krogotokih 1

Zvok zakona vezja Kirchoff 1 je "Na kateri koli točki razvejanja v električnem krogu je količina toka, ki vstopi v to točko, enaka količini toka, ki izhaja iz te točke, ali skupna količina toka v točki je 0 "

Matematično je Kirchoffov zakon 1 izražen z naslednjo enačbo:

ali

Vrednost odtoka dobi negativni znak, vrednost dotoka pa pozitiven znak.

Za več podrobnosti si oglejte naslednjo sliko:

Na zgornji sliki je prikazana aplikacija Kirchoff 1 pri analizi električnih tokokrogov, kjer je količina vtisa i₂ in jaz₃ bo enak vsoti odtokov i₁ in jaz₄.

Kirchoffov zakon vezja 2

Zvok Kirchoffovega zakona o vezjih 2 je "Usmerjena vsota (gledano na usmerjenost pozitivnih in negativnih znakov) razlike električnega potenciala (napetosti) okoli zaprtega kroga je enaka 0 ali enostavneje vsoti elektromotorja sila v zaprtem okolju je enaka številu padcev. potencial v tem krogu "

Matematično je zakon Kirchoffa 2 izražen z naslednjo enačbo:

ali

Dinamična analiza električnih vezij

Pri analizi dinamičnih električnih vezij je treba upoštevati več pomembnih izrazov, in sicer:

Loop

Zanka je zaprti cikel, ki ima v isti komponenti začetno in končno točko. V eni zanki teče samo en električni tok in vrednost potencialne razlike v električnih komponentah zanke je lahko različna.

Križišče

Spoj ali vozlišče je stičišče med dvema ali več električnimi komponentami. Vozlišča so zbirališča električnih tokov različnih velikosti in na vsakem vozlišču bo veljal Kirchoffov zakon 1

Analiza dinamičnih električnih vezij se začne z identifikacijo zank in spojev v vezju. Kirchoffov zakon 2 se lahko uporablja za analizo zank, za analizo križišč ali vozlišč pa Kirchoffov zakon 1

Smer zanke je mogoče določiti neodvisno, vendar je na splošno smer zanke v smeri toka iz napetostnega vira, ki je najbolj prevladujoč v vezju. Tok ima pozitiven znak, če je v isti smeri kot zanka, in negativni znak, če je nasproten smeri zanke.

V komponenti z EMF je pozitiven znak, če je najprej najden pozitiven pol, zanka in obratno je negativen, če je negativni pol najden najprej zanka

Primer analize električnega tokokroga lahko naredimo na naslednji sliki:

Informacije:

jaz₃ je tok od točke A do B.

Zanka 1

Vir napetosti 10V (V1), ki ima negativni EMF, ker najprej naletimo na negativni pol
Tok I1 je v smeri zanke, tok I3 pa v smeri zanke
Obstaja komponenta R1, ki teče s tokom I1
Obstaja komponenta R2, ki teče s tokom I3
Enačba Kirchoffa 2 v zanki 1:

Preberite tudi: Gladke mišice: razlaga, vrste, značilnosti in slike

Zanka 2

5V (V2) vir napetosti, ki ima pozitiven GGL, ker se najprej naleti na pozitivni pol
Tok I2 je v smeri zanke, tok I3 pa v smeri zanke
Obstaja komponenta R2, ki teče s tokom I3
Obstaja komponenta R3, ki jo napaja tok I2
Enačba Kirchoffa 2 v zanki 2:

Vozlišče A

Obstaja vklop I1
Obstajata izhoda I2 in I3
Kirchoffova enačba 1 na vozlišču A:

Primeri dinamičnih električnih problemov

Problem 1:

Oglejte si spodnjo sliko!

Kolikšen je pretok električnega toka, ki ga vsebuje upor R2?

Diskusija

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

Vprašan: I2 =?

Odgovor:

Ta primer težav z dinamično elektriko je mogoče rešiti tako, da najprej poiščemo skupno število uporov. Če želite to narediti, lahko uporabite spodnje korake:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Skupni upor (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Naslednji korak je najti skupni tok z Ohmovim zakonom, kot je prikazano spodaj:

I = V / Rt

= 8/(13/4)

= 32/13 A.

Zadnji korak je izračun toka, ki teče v R2, z naslednjo formulo:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

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

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

= 1,7 A.

Torej na odpornosti R2 električni tok teče pri 1,7 A.

Problem 2:

Količina vsakega upora, ki v seriji znaša 3, je 4 Ω, 5 Ω in 7 Ω. Potem je tu še baterija, ki je na obeh koncih povezana z velikim GGL-om 6 Voltov in notranjim uporom 3/4 Ω. Izračunajte napetost na vezju?