DE elektrodynamica is de tak van de natuurkunde die de elektrische ladingen in beweging. De belangrijkste concepten die op dit gebied worden bestudeerd, zijn elektrische stroom (i), elektrische weerstand (R) en elektrisch vermogen (P).
DE elektrische stroom is de geordende beweging van ladingen en wordt bepaald door de hoeveelheid lading (ΔQ) die in een bepaalde tijd (Δt) voorbijgaat. De maateenheid is de ampère (A).
DE elektrische weerstand wordt gevonden door de wet van de 1e en 2e Ohm, die weerstand relateert aan spanning (U) en stroom (i), evenals weerstand aan het type materiaal waarvan de geleider is gemaakt. De maateenheid is de ohm (Ω).
DE elektrische energie het is de efficiëntie van het apparaat om energie om te zetten, in dit geval elektrische energie. De maateenheid is de watt (w).
Lees ook: De wetten van Ohm — Fundamentele wetten voor de studie van elektriciteit
Samenvatting
- Elektrodynamische studies laden in beweging.
- De drie belangrijkste concepten van elektrodynamica zijn: elektrische stroom, elektrische weerstand en elektrisch vermogen.
- Elektrische stroom (i) is de hoeveelheid lading die in een bepaalde tijd door een geleider gaat.
- Elektrische weerstand is de moeilijkheid om stroom door een geleider te laten lopen.
- De elektrische weerstand voldoet aan de wet van de 1e en 2e Ohm, geformuleerd door Georg Simon Ohm.
- De 1e wet van ohm relateert spanning (U) aan elektrische stroom (i).
- Als de weerstand van een geleider constant is, noemen we deze weerstand een ohmse.
- De 2e wet van ohm relateert elektrische weerstand aan het type en de vorm van het materiaal waarvan de geleider is gemaakt.
- Elektrisch vermogen is de efficiëntie van het transformeren van energie en kan worden gevonden door de spanning en stroom van een apparaat.
Wat is elektrodynamica?
Het is een deelgebied van de natuurkunde dat zich binnen enlectriciteit. DE zorg op dit gebied is het bestuderen van de beweging van elektrische ladingen. Daarom bestaat de studie van elektrodynamica uit het begrijpen en toepassen van elektrische stroom, elektrische weerstand en elektrisch vermogen.
Belangrijkste concepten van elektrodynamica
Elektrodynamica houdt zich bezig met het begrijpen van de effecten van bewegende ladingen. De belangrijkste concepten zijn dus: elektrische stroom, elektrische weerstand en elektrisch vermogen
Elektrische stroom
DE elektrische stroom is de ordelijke beweging van elektrische ladingen binnen een geleider als gevolg van een potentiaalverschil (ddp). De stroomsterkte (i) wordt berekend door de hoeveelheid ladingen (ΔQ) die in een bepaalde tijd (Δt) over de geleider gaan:
i: elektrische stroom (C/s of A)
Vraag: elektrische lading (C)
t: tijd(en)
→ Videoles: Elektrodynamica in Enem — elektrische stroom
elektrische weerstand
DE Rweerstand enelektrischis de moeilijkheid om elektrische stroom door te laten. Het gehoorzaamt aan de 1e en 2e wet van Ohm (wetten geformuleerd door Georg Simon Ohm over de werking van de elektrische weerstand).
→ 1e wet van Ohm
DE1e wet van ohm bepaalt dat de elektrische stroom (i) evenredig is met de spanning (U) waaraan de geleider wordt blootgesteld. En als deze relatie constant is, dat wil zeggen, als de elektrische weerstand (R) constant is, noemen we deze weerstanden ohms.
i: elektrische stroom (A)
R: elektrische weerstand (Ω)
U: spanning (V)
→ 2e wet van ohm
DEDe tweede wet van Ohmbepaalt dat elektrische weerstand een eigenschap is van het lichaam en afhankelijk is van de vorm (lengte en oppervlakte) en het materiaal waaruit het lichaam is gemaakt, de weerstand (ρ). De 2e wet van Ohm brengt deze twee kenmerken met elkaar in verband.
L: lengte geleider (L)
R: elektrische weerstand (Ω)
A: geleideroppervlak (m2)
ρ: soortelijke weerstand (Ω. m2)
→ Videoklasse: Elektrodynamica in Enem - elektrische weerstand en de wetten van Ohm
Elektrische energie
Vermogen is de efficiëntie van de apparatuur bij het omzetten van energie, dat wil zeggen, hoe snel het apparaat de ene energie (ΔE) in de andere kan omzetten. Het wordt gemeten in watt (W).
In het geval van elektrisch vermogen hebben we de efficiëntie om elektrische energie om te zetten in andere energieën, zoals: thermisch, lichtgevend en sonoor.
P: elektrisch vermogen (A.V of W)
i: elektrische stroom (A)
U: spanning (V)
Om elektrische stroom te vinden in weerstanden, kunnen we deze eerste elektrische vermogensvergelijking samen met de elektrische weerstandsvergelijking wijzigen. Het isoleren van de spanning (U), in de elektrische weerstandsvergelijking, hebben we:
Als we de U in de elektrische vermogensvergelijking substitueren, hebben we:
En we kunnen nog een andere vergelijking vinden die de stroom (i) in de elektrische weerstandsvergelijking isoleert en deze in de elektrische vermogensvergelijking vervangt:
Lees ook: Elektrische circuits - verbindingen die de circulatie van elektrische stroom mogelijk maken
Elektrodynamica in Enem
Elektrodynamica is in het dagelijks leven gemakkelijk terug te vinden in elk elektrisch apparaat dat we gebruiken. Dus dit is een van de meest gevraagde vakken, in natuurkunde, bij Enem.
Met dit in gedachten zijn problemen met circuits, zoals de elektrische douche en gloeilampen, die onder andere betrekking hebben op energietransformatie, problemen van elektrodynamische analyse. Laten we een voorbeeld hieronder bekijken.
(vijand 2016) Een LED (light emitting diode) lamp, die werkt met 12V en gelijkstroom van 0,45 A, geeft dezelfde hoeveelheid licht als een gloeilamp met een vermogen van 60 W.
Wat is de waarde van de vermindering van het stroomverbruik bij het vervangen van de gloeilamp door de LED-lamp?
Oplossing
Met behulp van de machtsvergelijking en het plaatsen van de informatie in de verklaring, hebben we:
Omdat de oefening om vermogensreductie vraagt, hebben we dat het vermogen van de gloeilamp 60 W was en dat van de LED 5,4 W. Als we de een door de ander aftrekken, hebben we een vermindering van 54,6 W.
Opgeloste oefeningen over elektrodynamica
1. (vijand 2017) De capaciteit van een batterij met accu's, zoals die wordt gebruikt in het elektrische systeem van een auto, wordt uitgedrukt in ampère-uren (Ah). Een batterij van 12 V, 100 Ah levert 12 J voor elke coulomb lading die er doorheen stroomt.
Als een generator, met een verwaarloosbare interne weerstand, die een gemiddeld elektrisch vermogen van 600 W levert, aangesloten op de beschreven accupolen, hoe lang zou het duren om deze op te laden? volledig?
a) 0,5 uur
b) 2 uur
c) 12 uur
d) 50 uur
e) 100 uur
Oplossing
alternatief B.
Om de tijd te kennen, moeten we de hoeveelheid totale energie berekenen wanneer de lading volledig is, dat wil zeggen, wanneer de hoeveelheid lading Q is gelijk aan 100A.h. Laten we, aangezien de belasting normaal in coulomb wordt gezien, de eenheid van transformeren meeteenheid. Omdat we in een uur 3600 seconden hebben, kunnen we de 100 A.h vermenigvuldigen met 3600 seconden, zodat we 360000 C overhouden.
Als 1 C 12 J energie levert, voor regel van drie, 360000 C leveren 432000 J:
Met behulp van de machtsvergelijking en isolatietijd (t):
Als we seconden in uren veranderen, hebben we 7200 seconden = 2 uur.
2. (vijand 2016) Een elektricien moet een douche installeren die geschikt is voor 220V - 4400W tot 6800W. Voor de installatie van douches wordt een goed netwerk aanbevolen, met draden van voldoende diameter en a stroomonderbreker aangepast aan vermogen en elektrische stroom, voorzien van een nauwe tolerantiemarge van 10%. Stroomonderbrekers zijn veiligheidsvoorzieningen die worden gebruikt om elektrische installaties te beschermen tegen kortsluiting en elektrische overbelasting en moet worden uitgeschakeld wanneer er een grotere elektrische stroom is dan toegestaan in de apparaat.
Om een veilige installatie van deze douche te maken, moet de waarde van de maximale stroom van de stroomonderbreker zijn:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Oplossing
alternatief D.
Om de maximale stroom te vinden die door de stroomonderbreker kan stromen, moeten we de maximale vermogenswaarde (6800W) gebruiken in de elektrische vermogensvergelijking:
Maar de verklaring stelt dat de stroomonderbreker 10% meer stroom voorspelt, dus om dit verschil te berekenen:
Als we de twee bij elkaar optellen, hebben we een geschatte waarde van 33 A.
door Gabriela de Oliveira
Natuurkunde leraar