Dynamisk elektrisitet: Komplett materiell diskusjon + Eksempel på problem

Dynamisk elektrisitet er en strøm av ladede partikler i form av en elektrisk strøm som kan produsere elektrisk energi.

Elektrisitet kan strømme fra et punkt med høyere potensial til et punkt med lavere potensial hvis de to punktene er koblet til i en lukket krets.

Elektrisk strøm kommer fra strømmen av elektroner som strømmer kontinuerlig fra den negative polen til den positive polen, fra høyt potensial til lavt potensial fra kilden til potensialforskjellen (spenning).

Hvis du vil ha mer informasjon, kan du vurdere følgende bilde:

Bildet over sierA er potensielt høyere enn B. Elektrisk strøm oppstår fra A til B, dette er på grunn av den potensielle balanseringsinnsatsen mellom A og B.

I analysen av dynamiske elektriske kretser som må vurderes er kretskomponenter som strømkilder og motstand, kretsarrangement og lovene som gjelder for kretsen.

Elektrisk motstand

Motstanden (R) er en komponent som fungerer for å regulere mengden elektrisk strøm som strømmer gjennom kretsen.

Mengden av motstanden kalles motstanden som har enheter på Ohm (Ω). Måleinstrumentet som brukes til å måle motstand er et ohmmeter.

Hvert materiale har en annen motstandsverdi. Basert på resistivitetsegenskapene til et materiale, deles et materiale i tre, nemlig

Lederen har en liten motstand, slik at den kan lede strøm godt. For eksempel metallmaterialer som jern, kobber, aluminium og sølv.
Isolatorer har stor motstand, så de kan ikke lede strøm. For eksempel tre og plast.
I mellomtiden er halvledere materialer som kan fungere som ledere, så vel som isolatorer. For eksempel karbon, silisium og germanium.

Fra egenskapene til disse materialene, som ofte brukes som en ledende barriere, er en leder.

Verdien av ledermaterialets motstand er proporsjonal med lengden på ledningen (l), og er omvendt proporsjonal med tverrsnittsarealet til ledningen (A). Matematisk kan det formuleres slik:

Hvor er typemotstanden, L er lederens lengde, og A er lederens tverrsnitt.

Dynamiske elektriske formler

Sterk elektrisk strømformel (I)

Elektrisk strøm oppstår når det er en overføring av elektroner som beskrevet ovenfor. Begge objektene er ladet, hvis de er koblet til en leder, vil de produsere en elektrisk strøm.

Den elektriske strømmen er symbolisert med bokstaverJeg, har enheterAmpere (A), så formelen for strømstyrken i dynamisk elektrisitet er:

I = Q / t

Informasjon:

I = elektrisk strøm (A)
Q = mengden elektrisk ladning (Coulomb)
t = tidsintervall (er)

Formler for forskjellige potensialer eller spenningskilder (V)

Basert på beskrivelsen ovenfor har elektrisk strøm en definisjon av antall elektroner som beveger seg på en viss tid.

Den potensielle forskjellen vil føre til overføring av elektroner, mengden elektrisk energi som kreves for å strømme hver elektriske ladning fra enden av lederen kalles elektrisk spenning eller potensiell forskjell.

Spenningskilden eller potensialforskjellen har et symbolV, med enheterVolt. Matematisk er formelen for dynamisk elektrisk potensialforskjell:

V = W / Q

Informasjon:

V = potensiell forskjell eller strømkildespenning (Volt)
W = energi (Joule)
Q = ladning (Coulomb)

Elektrisk motstandsformel (R)

Motstanden eller motstanden er symbolisert av R, med enheter av ohm, har formelen:

R = ρ. l / A

Informasjon:

R = elektrisk motstand (ohm)
ρ = spesifikk motstand (ohm.mm2 / m)
A = ledningens tverrsnittsareal (m2)

Ohms lovformel (Ω).

Ohms lov er en lov som sier at forskjellen i spenning over lederen vil være proporsjonal med strømmen som går gjennom den.

Les også: Bilde av kubenett, komplette + eksempler

Ohms lov forbinder styrken til elektrisk strøm, potensiell forskjell og motstand. Med formelen:

I = V / R eller R = V / I, eller V = I. R

Informasjon:

I = elektrisk strøm (A)
V = forskjell i potensial eller strømkildespenning (Volt)
R = elektrisk motstand (ohm)

For å gjøre det lettere å huske denne formelen, kan forholdet til de tre variablene beskrives av følgende trekant:

Kirchoffs kretslov

Kirchoffs kretslov er en lov som angir fenomenene strøm og spenning i en elektrisk krets. Kirchoffs kretslov 1 tar for seg strømmen til kretspunktet, og Kirchoff 2 kretslover behandler forskjellen i spenning.

Kirchoffs kretslover 1

Lyden fra kretsloven Kirchoff 1 er "Når som helst forgreningspunkt i en elektrisk krets, er strømmen som kommer inn i det punktet lik strømmen som kommer ut av det punktet eller den totale strømmen ved et punkt er 0 "

Matematisk uttrykkes Kirchoffs lov 1 av følgende ligning:

eller

Verdien av utstrømningen får et negativt tegn, mens verdien av tilsig er gitt et positivt tegn.

For mer informasjon, se på følgende bilde:

Bildet over viser Kirchoff 1-applikasjonen i elektrisk kretsanalyse, hvor mengden innstrømning i₂ og jeg₃ vil tilsvare summen av utstrømmingene i₁ og jeg₄.

Kirchoffs kretslover 2

Lyden av Kirchoffs 2 kretslover er "Retningssummen (ser på retningen av de positive og negative tegnene) til den elektriske potensialforskjellen (spenning) rundt en lukket krets er lik 0, eller enklere, summen av elektromotivet kraft i et lukket miljø tilsvarer antall reduksjoner. potensial i den sirkelen "

Matematisk uttrykkes Kirchoff 2s lov med følgende ligning:

eller

Dynamisk elektrisk kretsanalyse

I analysen av dynamiske elektriske kretser er det flere viktige begreper som må vurderes, nemlig:

Løkke

En sløyfe er en lukket syklus som har et startpunkt og et sluttpunkt i samme komponent. I en sløyfe strømmer det bare en elektrisk strøm, og verdien av potensialforskjellen i de elektriske komponentene i sløyfen kan være forskjellig.

Kryss

Et knutepunkt eller knutepunkt er møtepunktet mellom to eller flere elektriske komponenter. Noder er møtestedene for elektriske strømmer av forskjellige størrelser, og ved hver node vil Kirchoffs lov 1 gjelde

Analyse av dynamiske elektriske kretser begynner med å identifisere sløyfene og kryssene i kretsen. Kirchoff 2s lov kan brukes til å analysere sløyfer, og til å analysere kryss eller noder, Kirchoffs lov 1 brukes

Sløyfens retning kan bestemmes uavhengig, men generelt er sløyfens retning i strømens retning fra den spenningskilden som er mest dominerende i kretsen. Strømmen har et positivt tegn hvis den er i samme retning som sløyfen og et negativt tegn hvis den er motsatt sløyferetningen.

I komponenten med EMF er det positive tegnet hvis den positive polen blir funnet løkken først og omvendt er negativ hvis den negative polen blir funnet løkken først

Et eksempel på en elektrisk kretsanalyse kan gjøres med følgende figur:

Informasjon:

Jeg₃ er strømmen fra punkt A til B.

Sløyfe 1

En spenningskilde på 10V (V1) som har en negativ EMF fordi den negative polen oppstår først
Strøm I1 er i retning av sløyfen, og strøm I3 er i retning av sløyfen
Det er en komponent R1 som strømmer med strøm I1
Det er en komponent R2 som strømmer med strøm I3
Kirchoff 2s ligning i løkke 1:

Les også: Glatte muskler: Forklaring, typer, funksjoner og bilder

Sløyfe 2

5V (V2) spenningskilde som har en positiv GGL fordi den positive polen oppstår først
Strøm I2 er i retning av sløyfen, og strøm I3 er i retning av sløyfen
Det er en komponent R2 som strømmer med strøm I3
Det er en komponent R3 som får energi fra strømmen I2
Kirchoff 2s ligning i løkke 2:

Knutepunkt A

Det er en start I1
Det er avkjørsler I2 og I3
Kirchoffs ligning 1 på node A:

Eksempler på dynamiske elektriske problemer

Oppgave 1:

Se på bildet nedenfor!

Hva er strømmen av elektrisk strøm i motstand R2?

Diskusjon

Du vet: R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V.

Spurt: I2 =?

Svar:

Dette eksemplet på dynamiske elektrisitetsproblemer kan løses ved å finne det totale antallet motstander først. For å gjøre dette kan du bruke trinnene som nedenfor:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Total motstand (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Neste trinn er å finne den totale strømmen med Ohms lov som nedenfor:

I = V / Rt

= 8/(13/4)

= 32/13 A.

Det siste trinnet er å beregne strømmen som flyter i R2 med følgende formel:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

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

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

= 1,7 A.

Så på R2-motstand strømmer det en elektrisk strøm på 1,7 A.

Oppgave 2:

Mengden av hver motstand, som utgjør 3 i en serie, er 4 Ω, 5 Ω og 7 Ω. Så er det et batteri som er koblet i begge ender med en stor GGL på 6 Volt og en intern motstand på 3/4 Ω. Beregn spenningen på kretsen?