THE sähködynamiikka on fysiikan haara, joka tutkii sähkövaraukset liikkeessä. Tällä alueella tutkitut pääkäsitteet ovat sähkövirta (i), sähkövastus (R) ja sähköteho (P).
THE sähkövirta on varausten määrätty liike ja määräytyy tietyssä ajassa kulkevan varauksen määrän (ΔQ) mukaan (Δt). Sen mittayksikkö on ampeeri (A).
THE sähkövastus löytyy 1. ja 2. ohmin lain kautta, jotka liittyvät resistanssiin jännitteelle (U) ja virralle (i) sekä vastustavalle materiaalityypille, josta johdin on valmistettu. Sen mittayksikkö on ohmi (Ω).
THE Sähkövoima se on laitteen tehokkuus muuntaa energiaa, tässä tapauksessa sähköenergiaa. Sen mittayksikkö on watti (w).
Lue myös: Ohmin lait – sähköntutkimuksen peruslait
Yhteenveto
- Elektrodynamiikka tutkii varausta liikkeessä.
- Sähködynamiikan kolme pääkäsitettä ovat: sähkövirta, sähkövastus ja sähköteho.
- Sähkövirta (i) on varauksen määrä, joka kulkee johtimen läpi tietyssä ajassa.
- Sähkövastus on vaikeus siirtää virtaa johtimessa.
- Sähkövastus noudattaa 1. ja 2. ohmin lakia, jonka on muotoillut Georg Simon Ohm.
- Ohmin ensimmäinen laki liittää jännitteen (U) sähkövirtaan (i).
- Jos johtimen resistanssi on vakio, kutsumme tätä vastusta ohmiksi.
- Ohmin toinen laki koskee sähkövastusta sen materiaalin tyyppiin ja muotoon, josta johdin on valmistettu.
- Sähköteho on energian muuntamisen hyötysuhde, ja se löytyy laitteen jännitteen ja virran kautta.
Mitä on sähködynamiikka?
Se on sisällä oleva fysiikan osa-alue jasähköisyyttä. THE huolenaihe tällä alalla on tutkia liikkuvuutta sähkömaksut. Siksi sähködynamiikan opiskelu koostuu sähkövirran, sähkövastuksen ja sähkötehon ymmärtämisestä ja soveltamisesta.
Sähködynamiikan pääkäsitteet
Elektrodynamiikka keskittyy liikkuvien varausten vaikutusten ymmärtämiseen. Siten sen pääkäsitteet ovat: sähkövirta, sähkövastus ja sähköteho
Sähkövirta
THE sähkövirta on sähkövarausten säännöllinen liike johtimessa potentiaalieron (ddp) vuoksi. Virran intensiteetti (i) lasketaan varausten määrällä (ΔQ), jotka kulkevat johtimen läpi tietyssä ajassa (Δt):
i: sähkövirta (C/s tai A)
K: sähkövaraus (C)
t: aika(t)
→ Videoluokka: Elektrodynamiikka Enemissä — sähkövirta
sähkövastus
THE rvastus jasähköon vaikeus siirtää sähkövirtaa. Se noudattaa ensimmäistä ja toista Ohmin lakia (lakeja on muotoiltu Georg Simon Ohm sähkövastuksen toiminnasta).
→ Ohmin 1. laki
THEOhmin ensimmäinen laki määrittää, että sähkövirta (i) on verrannollinen jännitteeseen (U), jolle johtime altistuu. Ja jos tämä suhde on vakio, eli jos sähkövastus (R) on vakio, kutsumme näitä vastuksia ohmiksi.
i: sähkövirta (A)
R: sähkövastus (Ω)
U: jännite (V)
→ Ohmin 2. laki
THEOhmin toinen lakimäärittää, että sähkövastus on kehon ominaisuus ja riippuu muodosta (pituus ja pinta-ala) ja materiaalista, josta runko on valmistettu, vastus (ρ). Ohmin 2. laki yhdistää nämä kaksi ominaisuutta.
L: johtimen pituus (L)
R: sähkövastus (Ω)
A: johdinalue (m2)
ρ: ominaisvastus (Ω. M2)
→ Videoluokka: Elektrodynamiikka Enemissä — sähkövastus ja Ohmin lait
Sähkövoima
Teho on laitteen tehokkuus energian muuntamisessa, eli kuinka nopeasti laite pystyy muuttamaan yhden energian (ΔE) toiseksi. Se mitataan watteina (W).
Sähkövoiman tapauksessa meillä on tehokkuus muuttaa sähköenergiaa toiseksi energiaksi, kuten lämpö, valoisa ja äänekäs.
P: sähköteho (A.V tai W)
i: sähkövirta (A)
U: jännite (V)
Löytääksesi sähkövirran vastukset, voimme muokata tätä ensimmäistä sähkötehoyhtälöä yhdessä sähkövastusyhtälön kanssa. Eristämällä jännitteen (U) sähkövastusyhtälössä, meillä on:
Korvaamalla U sähkötehoyhtälössä, meillä on:
Ja voimme silti löytää toisen yhtälön, joka eristää virran (i) sähkövastusyhtälöstä ja korvaa sen sähkötehoyhtälössä:
Lue myös: Sähköpiirit - liitännät, jotka mahdollistavat sähkövirran kierron
Elektrodynamiikka Enemissä
Elektrodynamiikka löytyy jokapäiväisessä elämässä helposti mistä tahansa käyttämästämme sähkölaitteesta. Joten tämä on yksi vaadituimmista aineista, fysiikassa, Enemissä.
Tätä silmällä pitäen sähködynaamisen analyysin kysymyksiä ovat muun muassa sähkösuihku ja hehkulamput, joihin liittyy energian muunnos. Katsotaanpa esimerkkiä alla.
(Enem 2016) LED (light emitting diode) -lamppu, joka toimii 12 V jännitteellä ja 0,45 A tasavirralla, tuottaa saman määrän valoa kuin 60 W hehkulamppu.
Mikä on virrankulutuksen vähennyksen arvo, kun hehkulamppu vaihdetaan LED-lamppuun?
Resoluutio
Käyttämällä tehoyhtälöä ja sijoittamalla tiedot lauseeseen, meillä on:
Koska harjoitus vaatii tehonvähennystä, hehkulampun teho oli 60 W ja LEDin 5,4 W. Vähentämällä yksi toisella, vähennys on 54,6 W.
Ratkaistiin sähködynamiikan harjoituksia
1. (Enem 2017) Akuilla varustetun pariston kapasiteetti, esimerkiksi auton sähköjärjestelmässä, ilmoitetaan ampeeritunteina (Ah). 12V, 100Ah akku tarjoaa 12J jokaista sen läpi virtaavaa latauskunia kohti.
Jos generaattori, jonka sisäinen vastus on mitätön ja jonka keskimääräinen sähköteho on 600 W, kytketty kuvattuihin akun napoihin, kuinka kauan sen lataaminen kestää täysin?
a) 0,5 tuntia
b) 2 tuntia
c) 12 tuntia
d) 50 tuntia
e) 100 h
Resoluutio
Vaihtoehto B.
Jotta tiedämme ajan, meidän on selvitettävä kokonaisenergian määrä, kun lataus on valmis, eli milloin latauksen määrä Q on 100A.h. Koska kuorma nähdään normaalisti kuloneina, muunnetaan yksikkö mitata. Kuten tunnissa, meillä on 3600 sekuntia, voimme kertoa 100 A.h 3600 sekunnilla, jolloin meille jää 360 000 C.
Jos 1 C tuottaa 12 J energiaa, varten sääntö kolme, 360000 C tuottaa 432000 J:
Tehoyhtälön ja erotusajan (t) avulla:
Kääntämällä sekunnit tunteiksi, meillä on 7200 sekuntia = 2 tuntia.
2. (Enem 2016) Sähköasentajan on asennettava suihku, jonka teho on 220V - 4400W - 6800W. Suihkujen asennukseen suositellaan kunnollista verkkoa, jossa on riittävän halkaisijaiset johdot ja a katkaisija, joka on mitoitettu teholle ja sähkövirralle, ja siinä on pieni toleranssimarginaali 10 %:sta. Katkaisijat ovat turvalaitteita, joita käytetään suojaamaan sähköasennuksia oikosululta ja sähköinen ylikuormitus, ja se on kytkettävä pois päältä aina, kun sähkövirran kulku on suurempi kuin sallittu laite.
Jotta tämä suihku voidaan asentaa turvallisesti, katkaisijan maksimivirran arvon on oltava:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Resoluutio
Vaihtoehto D.
Löytääksemme suurimman virran, joka voi virrata katkaisijan läpi, meidän on käytettävä maksimitehoarvoa (6800 W) sähkötehoyhtälössä:
Mutta lausunnossa todetaan, että katkaisija ennustaa 10% enemmän virtaa, joten laske tämä ero:
Kun nämä kaksi lasketaan yhteen, saadaan likimääräinen arvo 33 A.
Kirjailija: Gabriela de Oliveira
Fysiikan opettaja
