THE elektrodünaamika on füüsika haru, mis uurib elektrilaengud liikumisel. Peamised selles valdkonnas uuritud mõisted on elektrivool (i), elektritakistus (R) ja elektrivõimsus (P).
THE elektrivool on laengute järjestatud liikumine ja selle määrab teatud aja jooksul (Δt) mööduv laengu suurus (ΔQ). Selle mõõtühik on amper (A).
THE elektritakistus leitakse läbi 1. ja 2. Ohmi seaduse, mis seostavad takistust pingele (U) ja voolule (i) ning vastupidavust materjali tüübile, millest juht on valmistatud. Selle mõõtühik on oomi (Ω).
THE elektrienergia see on seadme efektiivsus energia, antud juhul elektrienergia muundamiseks. Selle mõõtühik on vatt (w).
Loe ka: Ohmi seadused – elektriuuringute põhiseadused
Kokkuvõte
- Elektrodünaamika uurib laengut liikumisel.
- Elektrodünaamika kolm peamist mõistet on: elektrivool, elektritakistus ja elektrienergia.
- Elektrivool (i) on laengu suurus, mis teatud aja jooksul juhi läbib.
- Elektritakistus on juhis voolu läbimise raskus.
- Elektritakistus järgib Georg Simon Ohmi sõnastatud 1. ja 2. Ohmi seadust.
- Ohmi esimene seadus seob pinge (U) elektrivooluga (i).
- Kui juhi takistus on konstantne, nimetatakse seda takistit oomiliseks.
- Ohmi teine seadus seob elektritakistuse materjali tüübi ja kujuga, millest juht on valmistatud.
- Elektrienergia on energia muundamise efektiivsus ja seda saab leida seadme pinge ja voolu kaudu.
Mis on elektrodünaamika?
See on füüsika alamvaldkond, mis asub sees jaelektrienergia. THE mure selles valdkonnas on liikumise uurimine elektrilaengud. Seetõttu seisneb elektrodünaamika uurimine elektrivoolu, elektritakistuse ja elektrivõimsuse mõistmises ja rakendamises.
Elektrodünaamika põhimõisted
Elektrodünaamika tegeleb liikuvate laengute mõju mõistmisega. Seega on selle peamised mõisted: elektrivool, elektritakistus ja elektrivõimsus
Elektrivool
THE elektrivool on elektrilaengute korrapärane liikumine juhi sees potentsiaalide erinevuse (ddp) tõttu. Voolutugevus (i) arvutatakse laengute hulga (ΔQ) järgi, mis juhist teatud aja jooksul läbivad (Δt):
i: elektrivool (C/s või A)
K: elektrilaeng (C)
t: aeg(a)
→ Videoklass: Elektrodünaamika Enemis — elektrivool
elektritakistus
THE rvastupanu jaelektrilineon elektrivoolu läbilaskmise raskus. See järgib 1. ja 2. Ohmi seadust (seadused on sõnastanud Georg Simon Ohm elektritakistuse toimimise kohta).
→ Ohmi 1. seadus
THE1. oomi seadus määrab, et elektrivool (i) on võrdeline pingega (U), millele juht mõjub. Ja kui see seos on konstantne, st kui elektritakistus (R) on konstantne, nimetatakse neid takisteid oomideks.
i: elektrivool (A)
R: elektritakistus (Ω)
U: pinge (V)
→ oomi 2. seadus
THEOhmi teine seadusmäärab, et elektritakistus on kehale iseloomulik ja sõltub kujust (pikkus ja pindala) ja materjalist, millest keha on valmistatud, takistus (ρ). Ohmi 2. seadus seob need kaks tunnust.
L: juhi pikkus (L)
R: elektritakistus (Ω)
A: juhi pindala (m2)
ρ: eritakistus (Ω. M2)
→ Videoklass: Elektrodünaamika Enemis — elektritakistus ja Ohmi seadused
Elektrienergia
Võimsus on seadme efektiivsus energia muundamisel, st kui kiiresti seade suudab ühe energia (ΔE) teisendada. Seda mõõdetakse vattides (W).
Elektrienergia puhul on meil kasutegur muuta elektrienergia muudeks energiateks, näiteks soojus, helendav ja kõlav.
P: elektrienergia (A.V või W)
i: elektrivool (A)
U: pinge (V)
Elektritoite leidmiseks takistid, saame seda esimest elektrivõimsuse võrrandit koos elektritakistuse võrrandiga muuta. Eraldades pinge (U) elektritakistuse võrrandis, saame:
Asendades U elektrivõimsuse võrrandis, saame:
Ja me leiame veel ühe võrrandi, mis eraldab elektritakistuse võrrandis voolu (i) ja asendab selle elektrivõimsuse võrrandis:
Loe ka: Elektriahelad - ühendused, mis võimaldavad elektrivoolu ringlust
Elektrodünaamika Enemis
Elektrodünaamikat võib igapäevaelus hõlpsasti leida igas meie kasutatavas elektriseadmes. Nii see on üks nõutumaid aineid, füüsikas, Enemis.
Seda silmas pidades on elektrodünaamilise analüüsi probleemid, mis on seotud vooluringidega, nagu elektriline dušš ja elektripirnid, mis hõlmavad muu hulgas energia muundamist. Vaatame allolevat näidet.
(Enem 2016) LED (light emitting diode) lamp, mis töötab 12V ja alalisvooluga 0,45 A, toodab sama palju valgust kui 60 W võimsusega hõõglamp.
Kui suur on energiatarbimise vähenemine, kui asendada hõõglamp LED-lambiga?
Resolutsioon
Kasutades võimsusvõrrandit ja paigutades teabe avaldusse, saame:
Kuna harjutus nõuab võimsuse vähendamist, on meil hõõglambi võimsuseks 60 W ja LED-i võimsuseks 5,4 W. Lahutades üksteisest, saame vähenemise 54,6 W.
Lahendatud elektrodünaamika harjutused
1. (Enem 2017) Akudega, näiteks auto elektrisüsteemis kasutatava aku mahutavus on määratud ampertundides (Ah). 12V, 100Ah aku annab 12J iga seda läbiva laengukuloni kohta.
Kui generaator on tühise sisetakistusega, mis annab keskmise elektrivõimsuse 600 W, ühendatud kirjeldatud aku klemmidega, kui kaua selle laadimine aega võtaks täielikult?
a) 0,5 tundi
b) 2 tundi
c) 12 tundi
d) 50 h
e) 100 h
Resolutsioon
Alternatiiv B.
Kellaaja teadasaamiseks peame välja selgitama koguenergia koguse, kui laadimine on lõppenud, st millal laengu suurus Q võrdub 100A.h. Kuna koormust nähakse tavaliselt kulonides, teisendame ühikut mõõta. Nagu tunnis, on meil 3600 sekundit, saame 100 A.h korrutada 3600 sekundiga, jättes meile 360 000 C.
Kui 1 C annab 12 J energiat, siis reegel kolm, 360000 C pakkuda 432000 J:
Kasutades võimsusvõrrandit ja eraldamisaega (t):
Muutes sekundid tundideks, saame 7200 sekundit = 2 tundi.
2. (Enem 2016) Elektrik peab paigaldama duši, mille nimivõimsus on 220 V - 4400 W kuni 6800 W. Duššide paigaldamiseks on soovitav korralik võrk, piisava läbimõõduga juhtmed ja a võimsusele ja elektrivoolule vastav kaitselüliti, mis on varustatud väikese tolerantsiga 10%. Kaitselülitid on ohutusseadmed, mida kasutatakse elektripaigaldiste kaitsmiseks lühiste ja elektrilised ülekoormused ja need tuleb valve alt välja lülitada, kui elektrivoolu läbib lubatust suurem seade.
Selle duši ohutuks paigaldamiseks peab kaitselüliti maksimaalse voolu väärtus olema:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Resolutsioon
Alternatiiv D.
Kaitselülitit läbiva maksimaalse voolu leidmiseks peame kasutama elektrivõimsuse võrrandis maksimaalset võimsuse väärtust (6800 W):
Kuid avalduses öeldakse, et kaitselüliti ennustab 10% rohkem voolu, nii et selle erinevuse arvutamiseks:
Kui need kaks kokku liita, saame ligikaudseks väärtuseks 33 A.
autor Gabriela de Oliveira
Füüsika õpetaja
