Динамическое электричество: полное обсуждение материала + пример задачи

Динамическое электричество - это поток заряженных частиц в форме электрического тока, который может производить электрическую энергию.

Электричество может течь из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом, если две точки соединены в замкнутой цепи.

Электрический ток исходит от потока электронов, который непрерывно течет от отрицательного полюса к положительному, от высокого потенциала к низкому потенциалу от источника разности потенциалов (напряжения).

Для получения дополнительной информации рассмотрите следующее изображение:

На рисунке выше, называется более berpontensial выше , чем B . Электрический ток проходит от A к B, это связано с усилием балансировки потенциалов между A и B.

При анализе динамических электрических цепей необходимо учитывать такие компоненты цепи, как источники питания и сопротивление, расположение цепи и законы, применимые к цепи.

Электрическое сопротивление

Сопротивление (R) - это компонент, который регулирует количество электрического тока, протекающего по цепи.

Количество резистора называется сопротивлением, которое измеряется в Ом (Ом). Измерительным прибором, используемым для измерения сопротивления, является омметр.

Каждый материал имеет разное значение сопротивления. Основываясь на свойствах удельного сопротивления материала, материал делится на три, а именно:

Проводник имеет небольшое сопротивление, поэтому хорошо проводит электричество. Например, металлические материалы, такие как железо, медь, алюминий и серебро.
У изоляторов большое сопротивление, поэтому они не могут проводить электричество. Например дерево и пластик.
Между тем, полупроводники - это материалы, которые могут выступать как проводники, так и изоляторы. Например углерод, кремний и германий.

Из свойств этих материалов, в качестве токопроводящего барьера часто используется проводник.

Величина сопротивления материала проводника пропорциональна длине провода (l) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения провода (A). Математически это можно сформулировать так:

Где - сопротивление типа, L - длина проводника, а A - поперечное сечение проводника.

Динамические электрические формулы

Формула сильного электрического тока (I)

Электрический ток возникает, когда происходит перенос электронов, как описано выше. Оба объекта заряжены, если их подключить к проводнику, будет образовываться электрический ток.

Электрический ток обозначается буквой I , имеет единицы ампер (А) , поэтому формула силы токов в динамическом электричестве выглядит так:

I = Q / т

Информация:

I = электрический ток (А)
Q = количество электрического заряда (кулон)
t = временной интервал (с)

Формулы для разных потенциалов или источников напряжения (В)

Основываясь на приведенном выше описании, электрический ток имеет определение количества электронов, которые перемещаются за определенное время.

Разность потенциалов вызовет перенос электронов, количество электрической энергии, необходимое для протекания каждого электрического заряда от конца проводника, называется электрическим напряжением или разностью потенциалов .

Источник напряжения или разность потенциалов обозначается символом V в вольтах . Математически формула для динамической разности электрических потенциалов:

V = W / Q

Информация:

V = разность потенциалов или напряжение источника питания (Вольт)
W = энергия (Джоуль)
Q = заряд (кулон)

Формула электрического сопротивления (R)

Сопротивление или резистор, обозначенный R в омах, имеет формулу:

R = ρ. л / А

Информация:

R = электрическое сопротивление (Ом)
ρ = удельное сопротивление (Ом.мм2 / м)
A = площадь поперечного сечения провода (м2)

Формула закона Ома (Ω).

Закон Ома - это закон, который гласит, что разница в напряжении на проводнике будет пропорциональна току, проходящему по нему.

Также прочтите: Изображение кубических сетей, полное + примеры

Закон Ома связывает силу электрического тока, разность потенциалов и сопротивление. По формуле:

I = V / R или R = V / I, или V = I. р

Информация:

I = электрический ток (А)
V = разность потенциалов или напряжения источника питания (Вольт)
R = электрическое сопротивление (Ом)

Чтобы упростить запоминание этой формулы, взаимосвязь трех переменных можно описать следующим треугольником:

Цепной закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа - это закон, который устанавливает явления токов и напряжений в электрической цепи. Закон Кирхгофа 1 для цепей касается протекания тока к точке цепи, а Закон Кирхгофа 2 для цепей касается разностей напряжений.

Цепной закон Кирхгофа 1

Закон Кирхгофа 1 звучит так: «В любой точке разветвления в электрической цепи количество тока, входящего в эту точку, равно количеству тока, выходящего из этой точки, или общее количество тока в точке равно 0».

Математически закон Кирхгофа 1 выражается следующим уравнением:

или

Значению оттока ставится отрицательный знак, а значению притока - положительный.

Более подробно смотрите на следующем рисунке:

На изображении выше показано приложение Kirchoff 1 для анализа электрических цепей, где количество входящих токов i ₂ и i ₃ будет таким же, как сумма выходных потоков i ₁ и i ₄ .

Закон Кирхгофа 2

Звучание закона схемы Кирхгофа 2 звучит так: «Направленная сумма (с учетом ориентации положительных и отрицательных знаков) разности электрических потенциалов (напряжения) вокруг замкнутой цепи равна 0, или, проще говоря, сумма электродвижущей силы в замкнутой среде эквивалентна количеству уменьшений. потенциал в этом кругу "

Математически закон Кирхгофа 2 выражается следующим уравнением:

или

Динамический анализ электрических цепей

При анализе динамических электрических цепей необходимо учитывать несколько важных терминов, а именно:

Петля

Цикл - это замкнутый цикл, у которого есть начальная и конечная точки в одном компоненте. В одном контуре протекает только один электрический ток, и величина разности потенциалов в электрических компонентах контура может быть разной.

Соединение

Соединение или узел - это место встречи двух или более электрических компонентов. Узел становится местом встречи электрических токов разной величины, и в каждом узле будет применяться закон Кирхгофа 1.

Анализ динамических электрических цепей начинается с выявления петель и переходов в цепи. Для анализа петель можно использовать закон Кирхгофа 2, а для анализа соединений или узлов - закон Кирхгофа 1.

Направление контура может быть определено независимо, но обычно направление контура совпадает с направлением тока от источника напряжения, который является наиболее доминирующим в цепи. Ток имеет положительный знак, если он имеет то же направление, что и петля, и отрицательный знак, если он противоположен направлению петли.

В компоненте с ЭДС положительный, если положительный полюс обнаружен для контура, и наоборот, отрицательный, если отрицательный полюс обнаружен в контуре первым.

Пример анализа электрической цепи можно сделать с помощью следующего рисунка:

Информация:

I ₃ - ток из точки А в точку В.

Петля 1

Источник напряжения 10 В (V1), который имеет отрицательный GGL, потому что отрицательный полюс встречается первым.
Ток I1 идет в направлении петли, а ток I3 - в направлении петли.
Есть компонент R1, который течет с током I1
Есть компонент R2, который течет с током I3
Уравнение Кирхгофа 2 в контуре 1:

Читайте также: Гладкие мышцы: объяснение, типы, особенности и изображения

Петля 2

Источник напряжения 5 В (V2) с положительной ЭДС, потому что положительный полюс встречается первым.
Ток I2 идет в направлении петли, а ток I3 - в направлении петли.
Есть компонент R2, который течет с током I3
Есть компонент R3, на который подается ток I2.
Уравнение Кирхгофа 2 в контуре 2:

Узел А

Есть бросок тока I1
Есть выходы I2 и I3
Уравнение Кирхгофа 1 на узле A:

Примеры динамических электрических проблем

Проблема 1:

Посмотрите на картинку ниже!

Какой электрический ток содержится в сопротивлении R2?

Обсуждение

Вы знаете: R1 = 1 Ом; R2 = 3 Ом; R3 = 9 Ом; V = 8 В

Спросил: I2 =?

Ответ:

Этот пример динамических проблем с электричеством можно решить, сначала определив общее количество сопротивлений. Для этого вы можете использовать следующие шаги:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

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

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

= 4/9

Rp = 9/4 Ом

Общее сопротивление (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ом

Следующий шаг - найти полный ток по закону Ома, как показано ниже:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 А.

Последний шаг - вычислить ток, протекающий в R2, по следующей формуле:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

= (9 / (3 + 9)) х (32/13)

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

= 1,7 А.

Таким образом, в сопротивлении R2 протекает электрический ток силой 1,7 А.

Проблема 2:

Количество каждого резистора, которое составляет 3 последовательно, составляет 4 Ом, 5 Ом и 7 Ом. Затем есть батарея, которая подключена с обоих концов с большим GGL на 6 Вольт и внутренним сопротивлением 3/4 Ом. Рассчитать напряжение в цепи?