THE elektrodynamika je obor fyziky, který studuje elektrické náboje v pohybu. Hlavními pojmy studovanými v této oblasti jsou elektrický proud (i), elektrický odpor (R) a elektrický výkon (P).
THE elektrický proud je uspořádaný pohyb nábojů a je určen množstvím náboje (ΔQ), který projde za daný čas (Δt). Jeho měrnou jednotkou je ampér (A).
THE elektrický odpor se nalézá pomocí 1. a 2. Ohmova zákona, které vztahují odpor k napětí (U) a proudu (i), stejně jako odpor k typu materiálu, ze kterého je vodič vyroben. Jeho měrnou jednotkou je ohm (Ω).
THE elektrická energie je to účinnost zařízení přeměnit energii, v tomto případě elektrickou energii. Jeho měrnou jednotkou je watt (w).
Přečtěte si také: Ohmovy zákony — základní zákony pro studium elektřiny
souhrn
- Elektrodynamika studuje náboj v pohybu.
- Tři hlavní pojmy elektrodynamiky jsou: elektrický proud, elektrický odpor a elektrický výkon.
- Elektrický proud (i) je množství náboje, které projde vodičem za daný čas.
- Elektrický odpor je obtížnost průchodu proudu ve vodiči.
- Elektrický odpor se řídí 1. a 2. Ohmovým zákonem, formulovaným Georgem Simonem Ohmem.
- 1. zákon ohmů vztahuje napětí (U) k elektrickému proudu (i).
- Pokud je odpor vodiče konstantní, nazýváme tento odpor ohmický.
- 2. ohmův zákon dává elektrický odpor do souvislosti s typem a tvarem materiálu, ze kterého je vodič vyroben.
- Elektrická energie je účinnost přeměny energie a lze ji zjistit prostřednictvím napětí a proudu zařízení.
Co je elektrodynamika?
Je to dílčí oblast fyziky, která je uvnitř alektricita. THE zájem v této oblasti je studovat pohyb elektrické náboje. Proto studium elektrodynamiky spočívá v pochopení a aplikaci elektrického proudu, elektrického odporu a elektrické energie.
Hlavní pojmy elektrodynamiky
Elektrodynamika se zabývá pochopením účinků pohybujících se nábojů. Jeho hlavními pojmy jsou tedy: elektrický proud, elektrický odpor a elektrický výkon
Elektrický proud
THE elektrický proud je uspořádaný pohyb elektrických nábojů ve vodiči v důsledku rozdílu potenciálů (ddp). Intenzita proudu (i) se vypočítá jako množství nábojů (ΔQ), které projdou vodičem za daný čas (Δt):
i: elektrický proud (C/s nebo A)
Q: elektrický náboj (C)
t: čas(y)
→ Třída videa: Elektrodynamika v Enem — elektrický proud
elektrický odpor
THE rodpor aelektrickýje obtížný průchod elektrického proudu. Dodržuje 1. a 2. Ohmův zákon (zákony formulované Georg Simon Ohm o fungování elektrického odporu).
→ 1. Ohmův zákon
THE1. zákon ohm určuje, že elektrický proud (i) je úměrný napětí (U), kterému je vodič vystaven. A pokud je tento vztah konstantní, tedy pokud je elektrický odpor (R) konstantní, nazýváme tyto odpory ohmické.
i: elektrický proud (A)
R: elektrický odpor (Ω)
U: napětí (V)
→ 2. zákon ohm
THEOhmův druhý zákonurčuje, že elektrický odpor je charakteristikou těla a závisí na tvaru (délce a ploše) a materiálu, ze kterého je tělo vyrobeno, odpor (ρ). Ohmův 2. zákon dává do souvislosti tyto dva rysy.
L: délka vodiče (L)
R: elektrický odpor (Ω)
A: plocha vodiče (m2)
ρ: měrný odpor (Ω. M2)
→ Videotřída: Elektrodynamika v Enem — elektrický odpor a Ohmovy zákony
Elektrická energie
Výkon je účinnost zařízení při přeměně energie, to znamená, jak rychle je zařízení schopno přeměnit jednu energii (ΔE) na druhou. Měří se ve wattech (W).
V případě elektrické energie máme účinnost transformovat elektrickou energii na jiné energie, jako je např tepelný, světelný a zvučný.
P: elektrický výkon (A.V nebo W)
i: elektrický proud (A)
U: napětí (V)
Chcete-li najít elektrickou energii v rezistory, můžeme tuto první rovnici elektrického výkonu upravit společně s rovnicí elektrického odporu. Izolujeme-li napětí (U), v rovnici elektrického odporu máme:
Dosazením U v rovnici elektrického výkonu máme:
A stále můžeme najít další rovnici, která izoluje proud (i) v rovnici elektrického odporu a nahradí jej v rovnici elektrického výkonu:
Přečtěte si také: Elektrické obvody — zapojení, která umožňují cirkulaci elektrického proudu
Elektrodynamika v Enem
Elektrodynamiku lze nalézt v každodenním životě snadno v jakémkoli elektrickém zařízení, které používáme. Tak tohle je jeden z nejžádanějších předmětů ve fyzice na Enem.
S ohledem na to jsou otázky týkající se obvodů, jako je elektrická sprcha a žárovky, které zahrnují mimo jiné transformaci energie, otázkami elektrodynamické analýzy. Podívejme se na příklad níže.
(Enem 2016) LED (light emitting diode) žárovka, která pracuje s 12V a stejnosměrným proudem 0,45A, produkuje stejné množství světla jako žárovka s výkonem 60W.
Jaká je hodnota snížení spotřeby při výměně žárovky za LED?
Řešení
Pomocí mocninné rovnice a umístění informací do příkazu máme:
Vzhledem k tomu, že cvičení vyžaduje snížení výkonu, máme, že výkon žárovky byl 60 W a výkon LED 5,4 W. Odečtením jednoho po druhém máme snížení o 54,6 W.
Řešená cvičení z elektrodynamiky
1. (Enem 2017) Kapacita baterie s akumulátory, jako jsou baterie používané v elektrickém systému automobilu, se udává v ampérhodinách (Ah). 12V, 100Ah baterie poskytuje 12J na každý coulomb náboje, který jí proteče.
Pokud je generátor se zanedbatelným vnitřním odporem, který poskytuje průměrný elektrický výkon rovný 600 W, připojené k popsaným svorkám baterie, jak dlouho by trvalo její nabití zcela?
a) 0,5 h
b) 2 hodiny
c) 12 hodin
d) 50 hodin
e) 100 hodin
Řešení
Alternativa B.
Abychom znali čas, musíme zjistit množství celkové energie po dokončení nabíjení, tedy kdy množství náboje Q se rovná 100A.h. Protože zatížení je normálně vidět v coulombu, transformujme jednotku of opatření. Jako za hodinu máme 3600 sekund, těch 100 A.h můžeme vynásobit 3600 sekundami a zbyde nám 360 000 C.
Pokud 1 C poskytuje 12 J energie, pro pravidlo tři, 360 000 C, 432 000 J:
Použití rovnice výkonu a doby izolace (t):
Když převedeme sekundy na hodiny, máme 7200 sekund = 2 hodiny.
2. (Enem 2016) Elektrikář musí nainstalovat sprchu, která má jmenovitý výkon 220V - 4400W až 6800W. Pro instalaci sprch se doporučuje vhodná síť s dráty přiměřeného průměru a a jistič dimenzovaný na výkon a elektrický proud, opatřený těsnou tolerancí 10 %. Jističe jsou bezpečnostní zařízení sloužící k ochraně elektrických instalací před zkraty a elektrické přetížení a musí být deaktivováno, kdykoli dojde k průchodu elektrického proudu většímu, než je povoleno v přístroj.
Pro bezpečnou instalaci této sprchy musí být hodnota maximálního proudu jističe:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Řešení
Alternativa D.
Abychom našli maximální proud, který může protékat jističem, musíme použít hodnotu maximálního výkonu (6800W) v rovnici elektrického výkonu:
Ale prohlášení uvádí, že jistič předpovídá o 10% vyšší proud, takže pro výpočet tohoto rozdílu:
Když je sečteme dohromady, máme přibližnou hodnotu 33 A.
od Gabriely de Oliveira
Učitel fyziky
