DET elektrodynamik er den gren af fysikken, der studerer elektriske ladninger i bevægelse. De vigtigste begreber, der studeres på dette område, er elektrisk strøm (i), elektrisk modstand (R) og elektrisk effekt (P).
DET elektrisk strøm er den ordnede bevægelse af ladninger og bestemmes af mængden af ladning (ΔQ), der passerer i en given tid (Δt). Dens måleenhed er ampere (A).
DET elektrisk modstand findes gennem 1. og 2. Ohms lov, som relaterer modstand til spænding (U) og strøm (i), samt modstand til den type materiale, lederen er lavet af. Dens måleenhed er ohm (Ω).
DET elektrisk strøm det er effektiviteten af enheden til at omdanne energi, i dette tilfælde elektrisk energi. Dens måleenhed er watt (w).
Læs også: Ohms love — grundlæggende love for undersøgelse af elektricitet
Resumé
- Elektrodynamik undersøgelser ladning i bevægelse.
- De tre hovedbegreber inden for elektrodynamik er: elektrisk strøm, elektrisk modstand og elektrisk kraft.
- Elektrisk strøm (i) er mængden af ladning, der passerer gennem en leder i en given tid.
- Elektrisk modstand er vanskeligheden ved at passere strøm i en leder.
- Den elektriske modstand overholder 1. og 2. Ohms lov, formuleret af Georg Simon Ohm.
- Den 1. ohm-lov relaterer spænding (U) til elektrisk strøm (i).
- Hvis modstanden af en leder er konstant, kalder vi denne modstand en ohm.
- Den 2. ohm-lov relaterer elektrisk modstand til typen og formen af det materiale, lederen er lavet af.
- Elektrisk energi er effektiviteten af at transformere energi og kan findes gennem spændingen og strømmen af en enhed.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
Hvad er elektrodynamik?
Det er et underområde af fysik, der er indenfor ogelektricitet. DET bekymring på dette område er at studere bevægelsen af elektriske ladninger. Derfor består studiet af elektrodynamik i at forstå og anvende elektrisk strøm, elektrisk modstand og elektrisk kraft.
Hovedbegreber inden for elektrodynamik
Elektrodynamik handler om at forstå virkningerne af bevægelige ladninger. Dens hovedkoncepter er således: elektrisk strøm, elektrisk modstand og elektrisk strøm
Elektrisk strøm
DET elektrisk strøm er den ordnede bevægelse af elektriske ladninger i en leder på grund af en potentialforskel (ddp). Strømintensiteten (i) beregnes af mængden af ladninger (ΔQ), der passerer på lederen i en given tid (Δt):
i: elektrisk strøm (C/s eller A)
Q: elektrisk ladning (C)
t: tid(er)
→ Videoklasse: Elektrodynamik i Enem — elektrisk strøm
elektrisk modstand
DET rmodstand ogelektriskeer vanskeligheden ved at lede elektrisk strøm. Den adlyder Ohms 1. og 2. lov (love formuleret af Georg Simon Ohm om den elektriske modstands funktion).
→ 1. lov i Ohm
DET1. lov af ohm bestemmer, at den elektriske strøm (i) er proportional med den spænding (U), som lederen udsættes for. Og hvis dette forhold er konstant, det vil sige, hvis den elektriske modstand (R) er konstant, kalder vi disse modstande for ohmske.
i: elektrisk strøm (A)
R: elektrisk modstand (Ω)
U: spænding (V)
→ 2. ohm-lov
DETOhms anden lovbestemmer, at elektrisk modstand er et kendetegn ved kroppen og afhænger af formen (længde og areal) og det materiale kroppen er lavet af, resistivitet (ρ). Ohms 2. lov forbinder disse to træk.
L: længde af leder (L)
R: elektrisk modstand (Ω)
A: lederareal (m2)
ρ: resistivitet (Ω. M2)
→ Videoklasse: Elektrodynamik i Enem — elektrisk modstand og Ohms love
Elektrisk strøm
Strøm er udstyrets effektivitet til at omdanne energi, det vil sige hvor hurtigt enheden er i stand til at omdanne én energi (ΔE) til en anden. Det måles i watt (W).
I tilfælde af elektrisk strøm har vi effektiviteten til at omdanne elektrisk energi til andre energier, som f.eks termisk, lysende og klangfulde.
P: elektrisk strøm (A.V eller W)
i: elektrisk strøm (A)
U: spænding (V)
For at finde elektrisk strøm i modstande, kan vi modificere denne første elektriske effektligning sammen med den elektriske modstandsligning. Ved at isolere spændingen (U) i den elektriske modstandsligning har vi:
Ved at erstatte U'et i den elektriske effektligning har vi:
Og vi kan stadig finde en anden ligning, der isolerer strømmen (i) i den elektriske modstandsligning og erstatter den i den elektriske effektligning:
Læs også: Elektriske kredsløb — forbindelser, der tillader cirkulation af elektrisk strøm
Elektrodynamik i Enem
Elektrodynamik kan nemt findes i hverdagen i enhver elektrisk enhed, vi bruger. Så dette er et af de mest efterspurgte fag, i fysik, på Enem.
Med dette i tankerne er spørgsmål, der involverer kredsløb, såsom den elektriske bruser og lyspærer, som involverer energitransformation, blandt andet spørgsmål om elektrodynamisk analyse. Lad os se på et eksempel nedenfor.
(Enem 2016) En LED (light emitting diode) lampe, som arbejder med 12V og jævnstrøm på 0,45 A, producerer samme mængde lys som en glødelampe med en effekt på 60 W.
Hvad er værdien af strømforbrugsreduktionen ved udskiftning af glødelampen med LED-lampen?
Løsning
Ved at bruge potensligningen og placere oplysningerne i sætningen har vi:
Da øvelsen beder om effektreduktion, har vi, at glødelampens effekt var 60 W, og LED'ens effekt 5,4 W. Trækker vi det ene fra det andet, har vi en reduktion på 54,6 W.
Løste øvelser om elektrodynamik
1. (Enem 2017) Kapaciteten af et batteri med akkumulatorer, som det der bruges i en bils elektriske system, er angivet i amperetimer (Ah). Et 12V, 100Ah batteri giver 12J for hver opladningscoulomb, der strømmer gennem det.
Hvis en generator, med ubetydelig intern modstand, som giver en gennemsnitlig elektrisk effekt svarende til 600 W, tilsluttet de beskrevne batteriterminaler, hvor lang tid vil det tage at genoplade det fuldstændig?
a) 0,5 time
b) 2 timer
c) 12 timer
d) 50 timer
e) 100 timer
Løsning
Alternativ B.
For at kende tidspunktet skal vi finde ud af mængden af samlet energi, når ladningen er fuldført, det vil sige hvornår mængden af ladning Q er lig med 100A.h. Da belastningen normalt ses i coulomb, lad os omdanne enheden for måle. Som i en time har vi 3600 sekunder, vi kan gange de 100 A.h med 3600 sekunder, hvilket efterlader os med 360000 C.
Hvis 1 C giver 12 J energi, for reglen om tre, 360000 C giver 432000 J:
Brug af potensligningen og isoleringstiden (t):
Forvandler sekunder til timer, har vi 7200 sekunder = 2 timer.
2. (Enem 2016) En elektriker skal installere en bruser, der er klassificeret 220V - 4400W til 6800W. Til installation af brusere anbefales det et ordentligt netværk med ledninger med passende diameter og en afbryder dimensioneret til effekt og elektrisk strøm, forsynet med en tæt tolerancemargin på 10 %. Strømafbrydere er sikkerhedsanordninger, der bruges til at beskytte elektriske installationer mod kortslutninger og elektriske overbelastninger og skal frakobles, når der passerer elektrisk strøm, der er større end tilladt i enhed.
For at gøre en sikker installation af denne bruser skal værdien af maksimalstrøm af afbryderen være:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Løsning
Alternativ D.
For at finde den maksimale strøm, der kan strømme gennem afbryderen, skal vi bruge den maksimale effektværdi (6800W) i den elektriske effektligning:
Men udsagnet siger, at afbryderen forudsiger 10% mere strøm, så for at beregne denne forskel:
Lægger vi de to sammen, har vi en omtrentlig værdi på 33 A.
af Gabriela de Oliveira
Fysiklærer
