Electricitate dinamică: discuții complete despre material + exemplu de problemă

Electricitatea dinamică este un flux de particule încărcate sub forma unui curent electric care poate produce energie electrică.

Electricitatea poate curge de la un punct cu potențial mai mare la un punct cu potențial mai mic dacă cele două puncte sunt conectate într-un circuit închis.

Curentul electric provine din fluxul de electroni care curge continuu de la polul negativ la polul pozitiv, de la potențial mare la potențial scăzut de la sursa diferenței de potențial (tensiune).

Pentru mai multe detalii, luați în considerare următoarea imagine:

Imaginea de mai sus este declarat a fi o mai mare mai berpontensial decât B . Un curent electric apare de la A la B, acest lucru se datorează potențialului efort de echilibrare între A și B.

În analiza circuitelor electrice dinamice care trebuie luate în considerare sunt componente ale circuitului, cum ar fi sursele de energie și rezistența, dispunerea circuitului și legile care se aplică circuitului.

Rezistență electrică

Rezistența (R) este o componentă care funcționează pentru a regla cantitatea de curent electric care curge prin circuit.

Cantitatea de rezistență se numește rezistență care are unități de ohmi (Ω). Instrumentul de măsurare utilizat pentru măsurarea rezistenței este un ohmmetru.

Fiecare material are o valoare de rezistență diferită. Pe baza proprietăților de rezistivitate ale unui material, un material este împărțit în trei, și anume

Conductorul are o rezistență mică, deci poate conduce electricitatea bine. De exemplu, materiale metalice precum fierul, cuprul, aluminiul și argintul.
Izolatorii au o rezistență mare, deci nu pot conduce electricitatea. De exemplu lemn și plastic.
În timp ce semiconductorii sunt materiale care pot acționa ca conductori, precum și ca izolatori. De exemplu, carbon, siliciu și germaniu.

Din proprietățile acestor materiale, care este adesea folosit ca barieră conductivă este un conductor.

Valoarea rezistenței materialului conductor este proporțională cu lungimea firului (l) și este invers proporțională cu aria secțiunii transversale a firului (A). Matematic, poate fi formulat după cum urmează:

Unde este rezistența de tip, L este lungimea conductorului și A este secțiunea transversală a conductorului.

Formule electrice dinamice

Formula de curent electric puternic (I)

Curentul electric apare atunci când există un transfer de electroni așa cum este descris mai sus. Ambele obiecte sunt încărcate, dacă sunt conectate la un conductor va produce un curent electric.

Curentul electric este simbolizat prin litera I , are unități de ampere (A) , deci formula pentru puterea curenților în electricitatea dinamică este:

I = Q / t

Informație:

I = curent electric (A)
Q = cantitatea de încărcare electrică (Coulomb)
t = interval de timp

Formule pentru diferite potențiale sau surse de tensiune (V)

Pe baza descrierii de mai sus, curentul electric are o definiție a numărului de electroni care se mișcă într-un anumit timp.

Diferența de potențial va provoca transferul de electroni, cantitatea de energie electrică necesară pentru a curge fiecare încărcare electrică de la capătul conductorului se numește tensiune electrică sau diferență de potențial .

Sursa de tensiune sau diferența de potențial are simbolul V , în volți . Matematic, formula diferenței de potențial electric dinamic este:

V = W / Q

Informație:

V = diferența de potențial sau tensiunea sursei de energie (Volt)
W = energie (Joule)
Q = încărcare (Coulomb)

Formula de rezistență electrică (R)

Rezistența sau rezistența simbolizată de R , în ohmi, are formula:

R = ρ. l / A

Informație:

R = rezistență electrică (ohmi)
ρ = rezistență specifică (ohm.mm2 / m)
A = aria secțiunii transversale a firului (m2)

Formula legii lui Ohm (Ω).

Legea lui Ohm este o lege care afirmă că diferența de tensiune pe conductor va fi proporțională cu curentul care trece prin el.

De asemenea, citiți: Imagine a cuburilor, Complete + Exemple

Legea lui Ohm conectează puterea curentului electric, diferența de potențial și rezistența. Cu formula:

I = V / R sau R = V / I sau V = I. R

Informație:

I = curent electric (A)
V = diferența de tensiune a potențialului sau a sursei de energie (Volt)
R = rezistență electrică (ohmi)

Pentru a ușura amintirea acestei formule, relația celor trei variabile poate fi descrisă prin următorul triunghi:

Legea circuitului lui Kirchoff

Legea circuitului lui Kirchoff este o lege care stabilește fenomenele de curenți și tensiuni dintr-un circuit electric. Legea circuitului Kirchoff 1 se referă la fluxul de curent până la punctul circuitului, iar Legea circuitului Kirchoff 2 se referă la diferențele de tensiune.

Legea circuitului Kirchoff 1

Sunetul legii circuitului Kirchoff 1 este „În orice punct de ramificare într-un circuit electric, cantitatea de curent care intră în acel punct este egală cu cantitatea de curent care iese din acel punct sau cantitatea totală de curent într-un punct este 0”

Matematic legea Kirchoff 1 este exprimată prin următoarea ecuație:

Valoarea fluxului de ieșire primește un semn negativ, în timp ce valoarea de intrare primește un semn pozitiv.

Mai multe detalii, uitați-vă la următoarea imagine:

Imaginea de mai sus prezintă aplicația Kirchoff 1 în analiza circuitelor electrice, unde cantitatea de curenți de intrare i ₂ și i ₃ va fi aceeași cu suma fluxurilor i ₁ și i ₄ .

Legea circuitului Kirchoff 2

Sunetul legii celor 2 circuite a lui Kirchoff este „Suma direcțională (privind orientarea semnelor pozitive și negative) a diferenței de potențial electric (tensiune) în jurul unui circuit închis este egală cu 0, sau mai simplu, suma forței electromotoare într-un mediu închis este echivalentă cu numărul de scăderi. potențial în acel cerc "

Matematic Legea lui Kirchoff 2 este exprimată prin următoarea ecuație:

Analiza dinamică a circuitului electric

În analiza circuitelor electrice dinamice, există mai mulți termeni importanți care trebuie luați în considerare, și anume:

Buclă

O buclă este un ciclu închis care are un punct de plecare și un punct final în aceeași componentă. Într-o buclă curge un singur curent electric, iar valoarea diferenței de potențial în componentele electrice ale buclei poate fi diferită.

Joncţiune

Joncțiunea sau nodul este punctul de întâlnire dintre două sau mai multe componente electrice. Nodul devine un loc de întâlnire pentru curenți electrici de diferite magnitudini și la fiecare nod se va aplica Legea 1 a lui Kirchoff

Analiza circuitelor electrice dinamice începe prin identificarea buclelor și joncțiunilor din circuit. Pentru a analiza buclele, se poate folosi Legea lui Kirchoff 2, iar pentru a analiza joncțiunile sau nodurile, se folosește Legea lui Kirchoff 1

Direcția buclei poate fi determinată independent, dar în general direcția buclei este în direcția curentului de la sursa de tensiune care este cea mai dominantă în circuit. Curentul are un semn pozitiv dacă este această direcție a buclei și un semn negativ dacă este opus direcției buclei.

Pentru componentele cu EMF, semn pozitiv dacă polul pozitiv este găsit mai întâi bucla și invers negativ dacă polul negativ este găsit bucla mai întâi

Un exemplu de analiză a circuitului electric poate fi făcut cu următoarea figură:

Informație:

I ₃ este curentul de la punctul A la B.

Bucla 1

O sursă de tensiune de 10V (V1) care are un CEM negativ deoarece polul negativ este întâmpinat mai întâi
Curentul I1 este în direcția buclei, iar curentul I3 este în direcția buclei
Există o componentă R1 care curge cu curentul I1
Există o componentă R2 care curge cu curentul I3
Ecuația lui Kirchoff 2 în bucla 1:

Citește și: Muschii netezi: explicații, tipuri, caracteristici și imagini

Bucla 2

Sursă de tensiune 5V (V2) care are un CEM pozitiv, deoarece polul pozitiv este întâmpinat mai întâi
Curentul I2 este în direcția buclei, iar curentul I3 este în direcția buclei
Există o componentă R2 care curge cu curentul I3
Există o componentă R3 care este alimentată de curentul I2
Ecuația lui Kirchoff 2 în bucla 2:

Nodul A

Există o intrare I1
Există ieșiri I2 și I3
Ecuația 1 a lui Kirchoff pe nodul A:

Exemple de probleme electrice dinamice

Problema 1:

Uită-te la poza de mai jos!

Care este fluxul de curent electric conținut în rezistența R2?

Discuţie

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

Întrebat: I2 =?

Răspuns:

Acest exemplu de probleme de electricitate dinamică poate fi rezolvat găsind mai întâi numărul total de rezistențe. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza pașii de mai jos:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Rezistența totală (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Următorul pas este de a găsi curentul total cu legea lui Ohm după cum urmează:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 A.

Pasul final este de a calcula curentul care curge în R2 cu o formulă ca următoarea:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

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

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

= 1,7 A

Deci, în rezistența R2 există un curent electric care curge la 1,7 A.

Problema 2:

Cantitatea fiecărui rezistor, care se ridică la 3 dintr-o serie, este de 4 Ω, 5 Ω și 7 Ω. Apoi, există o baterie care este conectată la ambele capete cu un GGL mare de 6 volți și o rezistență internă de 3/4 Ω. Calculați tensiunea pe circuit?