THE elektrodinamika je grana fizike koja proučava električni naboji u kretanju. Glavni koncepti koji se proučavaju u ovom području su električna struja (i), električni otpor (R) i električna snaga (P).
THE električna struja je uređeno kretanje naboja i određeno je količinom naboja (ΔQ) koja prolazi u danom vremenu (Δt). Njegova mjerna jedinica je amper (A).
THE električni otpor nalazi se kroz 1. i 2. Ohmov zakon, koji povezuju otpor na napon (U) i struju (i), kao i otpor prema vrsti materijala od kojeg je vodič napravljen. Njegova mjerna jedinica je ohm (Ω).
THE električna energija to je učinkovitost uređaja za transformaciju energije, u ovom slučaju električne energije. Njegova mjerna jedinica je vat (w).
Pročitaj i: Ohmovi zakoni — temeljni zakoni za proučavanje elektriciteta
Sažetak
- Elektrodinamika proučava naboj u kretanju.
- Tri glavna pojma elektrodinamike su: električna struja, električni otpor i električna snaga.
- Električna struja (i) je količina naboja koja prođe kroz vodič u određenom vremenu.
- Električni otpor je teškoća prolaska struje u vodiču.
- Električni otpor pokorava se 1. i 2. Ohmovom zakonu, koji je formulirao Georg Simon Ohm.
- Prvi zakon oma povezuje napon (U) s električnom strujom (i).
- Ako je otpor vodiča konstantan, ovaj otpornik nazivamo omskim.
- Drugi zakon oma povezuje električni otpor s vrstom i oblikom materijala od kojeg je vodič napravljen.
- Električna energija je učinkovitost transformacije energije i može se pronaći kroz napon i struju uređaja.
Što je elektrodinamika?
To je podoblast fizike koja je unutar ilectricity. THE briga u ovom području je proučavanje kretanja električnih naboja. Stoga se studij elektrodinamike sastoji od razumijevanja i primjene električne struje, električnog otpora i električne snage.
Glavni pojmovi elektrodinamike
Elektrodinamika se bavi razumijevanjem učinaka pokretnih naboja. Dakle, njegovi glavni pojmovi su: električna struja, električni otpor i električna snaga
Električna struja
THE električna struja je uredno kretanje električnih naboja unutar vodiča zbog razlike potencijala (ddp). Intenzitet struje (i) izračunava se količinom naboja (ΔQ) koji prolaze kroz vodič u danom vremenu (Δt):
i: električna struja (C/s ili A)
P: električni naboj (C)
t: vrijeme(a)
→ Video razred: Elektrodinamika u Enem — električna struja
električni otpor
THE rotpornost ielektričnije poteškoća u prolasku električne struje. Pokorava se 1. i 2. Ohmovom zakonu (zakoni formulirani od Georg Simon Ohm o funkcioniranju električnog otpora).
→ 1. Ohmov zakon
THE1. zakon oma utvrđuje da je električna struja (i) proporcionalna naponu (U) kojem je vodič izložen. A ako je ovaj odnos konstantan, odnosno ako je električni otpor (R) konstantan, te otpornike nazivamo omskim.
i: električna struja (A)
R: električni otpor (Ω)
U: napon (V)
→ 2. zakon oma
THEOhmov drugi zakonutvrđuje da je električni otpor karakteristika tijela i ovisi o obliku (dužini i površini) i materijalu od kojeg je tijelo napravljeno, otpornost (ρ). Ohmov 2. zakon povezuje ove dvije značajke.
L: duljina vodiča (L)
R: električni otpor (Ω)
A: područje vodiča (m2)
ρ: otpornost (Ω. M2)
→ Video klasa: Elektrodinamika u Enemu — električni otpor i Ohmovi zakoni
Električna energija
Snaga je učinkovitost opreme u transformaciji energije, odnosno koliko brzo uređaj može transformirati jednu energiju (ΔE) u drugu. Mjeri se u vatima (W).
U slučaju električne energije, imamo učinkovitost pretvaranja električne energije u druge energije, kao npr toplinski, svjetleći i zvučni.
P: električna snaga (AV ili W)
i: električna struja (A)
U: napon (V)
Da biste pronašli električnu energiju u otpornici, možemo modificirati ovu prvu jednadžbu električne snage zajedno s jednadžbom električnog otpora. Izolirajući napon (U), u jednadžbi električnog otpora, imamo:
Zamjenom U u jednadžbi električne snage, imamo:
I još uvijek možemo pronaći drugu jednadžbu koja izolira struju (i) u jednadžbi električnog otpora i zamjenjuje je u jednadžbu električne snage:
Pročitaj i: Električni krugovi — spojevi koji omogućuju kruženje električne struje
Elektrodinamika u Enem
Elektrodinamiku možemo lako pronaći u svakodnevnom životu u bilo kojem električnom uređaju koji koristimo. Dakle, ovo je jedan od najtraženijih predmeta, iz fizike, na Enem.
Imajući to na umu, pitanja koja uključuju strujne krugove, kao što su električni tuš i žarulje, koji uključuju transformaciju energije, između ostalog, su pitanja elektrodinamičke analize. Pogledajmo primjer u nastavku.
(Enem 2016.) LED (light emitting diode) žarulja, koja radi s 12V i istosmjernom strujom od 0,45 A, proizvodi istu količinu svjetlosti kao žarulja sa žarnom niti snage 60 W.
Kolika je vrijednost smanjenja potrošnje energije pri zamjeni žarulje sa žarnom niti LED?
Rezolucija
Koristeći jednadžbu snaga i stavljajući informacije u izjavu, imamo:
Kako vježba traži smanjenje snage, imamo da je snaga žarulje sa žarnom niti bila 60 W, a LED 5,4 W. Oduzimajući jedno po drugo, imamo smanjenje od 54,6 W.
Riješene vježbe iz elektrodinamike
1. (Enem 2017.) Kapacitet baterije s akumulatorima, kao što je onaj koji se koristi u električnom sustavu automobila, naveden je u amper satima (Ah). Baterija od 12V, 100Ah osigurava 12J za svaki kulon naboja koji teče kroz nju.
Ako generator, sa zanemarivim unutarnjim otporom, koji daje prosječnu električnu snagu jednaku 600 W, spojen na opisane terminale baterije, koliko bi vremena trebalo da se napuni potpuno?
a) 0,5 h
b) 2 h
c) 12 h
d) 50 h
e) 100 h
Rezolucija
Alternativa B.
Da bismo znali vrijeme, moramo odgonetnuti količinu ukupne energije kada je naboj završen, odnosno kada iznos naboja Q jednak je 100A.h. Kako se opterećenje obično vidi u kulonima, transformirajmo jedinicu od mjera. Kako za sat vremena imamo 3600 sekundi, možemo pomnožiti 100 A.h sa 3600 sekundi, ostavljajući nam 360 000 C.
Ako 1 C daje 12 J energije, for pravilo od tri, 360000 C daje 432000 J:
Koristeći jednadžbu snage i vrijeme izolacije (t):
Pretvarajući sekunde u sate, imamo 7200 sekundi = 2 sata.
2. (Enem 2016.) Električar mora instalirati tuš koji ima nazivnu snagu 220V - 4400W do 6800W. Za ugradnju tuševa preporuča se odgovarajuća mreža, sa žicama odgovarajućeg promjera i a prekidač veličine snage i električne struje, s malom tolerancijom od 10%. Prekidači su sigurnosni uređaji koji se koriste za zaštitu električnih instalacija od kratkih spojeva i električna preopterećenja i moraju se isključiti kad god postoji prolazak električne struje veći od dopuštenog u uređaj.
Za sigurnu instalaciju ovog tuša vrijednost maksimalne struje prekidača mora biti:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Rezolucija
Alternativa D.
Da bismo pronašli maksimalnu struju koja može teći kroz prekidač, trebamo koristiti vrijednost maksimalne snage (6800W) u jednadžbi električne snage:
No, u izjavi stoji da prekidač predviđa 10% više struje, tako da izračunate ovu razliku:
Zbrajajući to dvoje, imamo približnu vrijednost od 33 A.
od Gabriele de Oliveira
Nastavnik fizike
