Quelle est la différence entre EMF et tension: une explication simple sur l'exemple
Qu'est-ce que la force électromotrice
Nous avons examiné cette question en détail dans un article distinct:https://frm.electricianexp.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
Les CEM sont compris comme une grandeur physique caractérisant le fonctionnement de toute force externe située dans les sources d'énergie courant continu ou alternatif. De plus, s'il y a un circuit fermé, alors nous pouvons dire que la FEM est égale au travail des forces en déplaçant une charge positive vers une négative dans un circuit fermé. Ou, en termes simples, l'EMF d'une source de courant représente le travail nécessaire pour déplacer une charge unitaire entre les pôles.
De plus, si la source de courant a une puissance infinie et qu'il n'y a pas de résistance interne (position A sur la figure), la FEM peut être calculée à partir de Loi d'Ohm pour la section de chaîneparce que la tension et la force électromotrice dans ce cas sont égales.
I = U / R,
où U est la tension, et dans l'exemple considéré est la FEM.
Cependant, une alimentation réelle a une résistance interne finie. Par conséquent, un tel calcul ne peut pas être appliqué dans la pratique. Dans ce cas, pour déterminer la FEM, utilisez la formule du circuit complet.
I = E / (R + r),
où E (également appelé "ԑ") est la FEM; R est la résistance de charge, r est la résistance interne de la source d'alimentation, I est le courant dans le circuit.
Cependant, cette formule ne prend pas en compte la résistance des conducteurs du circuit. Il faut comprendre qu'à l'intérieur de la source DC et dans le circuit externe, le courant circule dans différentes directions. La différence réside dans le fait qu'à l'intérieur de l'élément il circule de moins en plus, puis dans le circuit externe de plus en moins.
Ceci est clairement illustré dans la figure ci-dessous:
Dans ce cas, la force électromotrice est mesurée avec un voltmètre, dans le cas où il n'y a pas de charge, c'est-à-dire La source d'alimentation tourne au ralenti.
Pour trouver l'EMF à travers la tension et la résistance de charge, vous devez trouver la résistance interne de la source d'alimentation, pour cela mesurer la tension deux fois à différents courants de charge, puis trouver la résistance interne. Voici la procédure de calcul par formules, puis R1, R2 sont la résistance de charge pour les première et deuxième mesures, respectivement, les valeurs restantes sont similaires, U1, U2 sont la tension source à ses bornes sous charge.
Donc, nous connaissons le courant, alors il est égal à:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Dans ce cas:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Si nous substituons dans les premières équations, alors:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Maintenant, nous divisons les parties gauche et droite l'une de l'autre:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Après avoir calculé la résistance de la source de courant, on obtient:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Résistance interne r:
r = (U1 + U2) / I,
où U1, U2 est la tension aux bornes de la source à différents courants de charge, I est le courant dans le circuit.
Alors l'EMF c'est:
E = I * (R + r) ou E = U1 + I1 * r
Quelle est la tension
La tension électrique (notée U) est une grandeur physique qui reflète la caractéristique quantitative du champ électrique pour transférer la charge du point A au point B.Par conséquent, la tension peut être entre deux points du circuit, mais contrairement à l'EMF, elle peut être entre deux conclusions dont l'un des éléments de la chaîne. Rappelons que l'EMF caractérise le travail effectué par des forces extérieures, c'est-à-dire le travail de la source de courant ou EMF pour transférer la charge à travers tout le circuit, et non sur un élément spécifique.
Cette définition peut être exprimée dans un langage simple. La tension des sources de courant continu est la force qui déplace les électrons libres d'un atome à un autre dans une certaine direction.
Pour le courant alternatif, les concepts suivants sont utilisés:
- la tension instantanée est la différence de potentiel entre les points dans une période de temps donnée;
- valeur d'amplitude - représente la valeur maximale modulo la valeur de tension instantanée sur une période de temps;
- la valeur moyenne est la composante constante de la tension;
- RMS et RMS.
La tension du circuit dépend du matériau du conducteur, de la résistance de charge et de la température. Comme la force électromotrice est mesurée en Volts.
Souvent, pour comprendre la signification physique du stress, il est comparé à un château d'eau. La colonne d'eau est identifiée par la tension et le débit par le courant.
Dans le même temps, la colonne d'eau dans la tour diminue progressivement, ce qui caractérise une diminution de la tension et une diminution de l'intensité du courant.
Alors quelle est la différence
Pour mieux comprendre la différence entre la force électromotrice et la tension, considérons un exemple. Il existe une source d'énergie électrique de puissance infinie, dans laquelle il n'y a pas de résistance interne. Une charge est montée dans le circuit électrique. Dans ce cas, l'affirmation que l'EMF et la tension sont identiques, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de différence entre ces concepts, est vraie.
Cependant, ce sont des conditions idéales qui ne se produisent pas dans la vraie vie. Ces conditions sont utilisées exclusivement dans les calculs. Dans la vie réelle, la résistance interne de la source d'alimentation est prise en compte. Dans ce cas, l'EMF et la tension sont différentes.
La figure montre quelle sera la différence dans les valeurs de la force et de la tension électromotrices en conditions réelles. La formule ci-dessus pour la loi d'Ohm pour une chaîne complète décrit tous les processus. Avec un circuit ouvert, les bornes de la batterie seront de 1,5 Volts. C'est la valeur des CEM. En connectant la charge, dans ce cas c'est une ampoule, elle aura une tension de 1 volt.
La différence avec une source idéale est la résistance interne de la source d'alimentation. À cette résistance, une chute de tension se produit. Ces processus sont décrits par la loi d'Ohm pour une chaîne complète.
Si l'appareil de mesure aux bornes de la source d'alimentation affiche une valeur de 1,5 Volts, ce sera la force électromotrice, mais nous le répétons, à condition de ne pas charger.
Lors de la connexion de la charge, les bornes auront une valeur nettement inférieure. Telle est la tension.
Conclusion
De ce qui précède, nous pouvons conclure que la principale différence entre l'EMF et la tension est:
- La force électromotrice dépend de la source d'alimentation et la tension dépend de la charge connectée et du courant traversant le circuit.
- La force électromotrice est une grandeur physique qui caractérise le travail des forces externes d'origine non électrique se produisant dans les circuits DC et AC.
- La tension et les CEM ont une seule unité de mesure - Volt.
- U est une grandeur physique égale au travail du champ électrique effectif produit lorsqu'une charge d'essai unitaire est transférée du point A au point B.
Ainsi, brièvement, si U est représenté comme une colonne d'eau, alors EMF peut être imaginé que c'est une pompe qui maintient un niveau d'eau constant. Nous espérons qu'après avoir lu l'article, vous comprendrez la principale différence!
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