TEN elektrodynamika jest gałęzią fizyki, która bada ładunki elektryczne w ruchu. Główne pojęcia badane w tej dziedzinie to prąd elektryczny (i), opór elektryczny (R) i moc elektryczna (P).
TEN prąd elektryczny jest uporządkowanym ruchem ładunków i jest określany przez ilość ładunku (ΔQ), który przechodzi w określonym czasie (Δt). Jego jednostką miary jest amper (A).
TEN opór elektryczny można znaleźć w prawie 1 i 2 Ohma, które odnoszą się do oporu do napięcia (U) i prądu (i), a także do rodzaju materiału, z którego wykonany jest przewodnik. Jego jednostką miary jest om (Ω).
TEN energia elektryczna jest to wydajność urządzenia do przekształcania energii, w tym przypadku energii elektrycznej. Jego jednostką miary jest wat (w).
Przeczytaj też: Prawa Ohma — podstawowe prawa dotyczące badania elektryczności
Streszczenie
- Badania elektrodynamiki ładunku w ruchu.
- Trzy główne pojęcia elektrodynamiki to: prąd elektryczny, opór elektryczny i moc elektryczna.
- Prąd elektryczny (i) to ilość ładunku, która przechodzi przez przewodnik w określonym czasie.
- Opór elektryczny to trudność w przepływie prądu w przewodniku.
- Rezystancja elektryczna jest zgodna z prawem 1 i 2 Ohma, sformułowanym przez Georga Simona Ohma.
- Pierwsze prawo omów wiąże napięcie (U) z prądem elektrycznym (i).
- Jeśli rezystancja przewodnika jest stała, nazywamy ten rezystor omowym.
- Drugie prawo omów wiąże rezystancję elektryczną z rodzajem i kształtem materiału, z którego wykonany jest przewodnik.
- Energia elektryczna to wydajność przetwarzania energii i można ją znaleźć w napięciu i prądzie urządzenia.
Czym jest elektrodynamika?
Jest to podobszar fizyki, który jest w zasięgu orazelektryczność. TEN troską w tej dziedzinie jest badanie ruchu ładunki elektryczne. Dlatego badanie elektrodynamiki polega na zrozumieniu i zastosowaniu prądu elektrycznego, oporu elektrycznego i mocy elektrycznej.
Główne pojęcia elektrodynamiki
Elektrodynamika zajmuje się zrozumieniem skutków poruszających się ładunków. Dlatego jego główne pojęcia to: prąd elektryczny, opór elektryczny i moc elektryczna
Prąd elektryczny
TEN prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych w przewodniku spowodowany różnicą potencjałów (ddp). Natężenie prądu (i) jest obliczane na podstawie ilości ładunków (ΔQ) przechodzących przez przewodnik w określonym czasie (Δt):
i: prąd elektryczny (C/s lub A)
P: ładunek elektryczny (C)
t: czas(y)
→ Klasa wideo: Elektrodynamika w Enem — prąd elektryczny
opór elektryczny
TEN ropór orazelektrycznyjest trudność w przekazywaniu prądu elektrycznego. Przestrzega 1. i 2. prawa Ohma (prawa sformułowane przez Georg Simon Ohm o funkcjonowaniu rezystancji elektrycznej).
→ I prawo Ohma
TEN1. prawo omów określa, że prąd elektryczny (i) jest proporcjonalny do napięcia (U), któremu poddawany jest przewodnik. A jeśli ta zależność jest stała, to znaczy, jeśli rezystancja elektryczna (R) jest stała, nazywamy te rezystory omami.
i: prąd elektryczny (A)
R: rezystancja elektryczna (Ω)
U: napięcie (V)
→ drugie prawo omów
TENDrugie prawo Ohmaokreśla, że opór elektryczny jest cechą ciała i zależy od kształtu (długości i powierzchni) oraz materiału, z którego wykonany jest korpus, oporność (ρ). Drugie prawo Ohma wiąże te dwie cechy.
L: długość przewodu (L)
R: rezystancja elektryczna (Ω)
A: powierzchnia przewodnika (m2)
ρ: rezystywność (Ω. m2)
→ Videoclass: Elektrodynamika w Enem — opór elektryczny i prawa Ohma
Energia elektryczna
Moc to efektywność przetwarzania energii przez urządzenie, czyli szybkość, z jaką urządzenie jest w stanie przekształcić jedną energię (ΔE) w inną. Jest mierzony w watach (W).
W przypadku energii elektrycznej mamy wydajność do przekształcania energii elektrycznej w inne energie, takie jak termiczny, świetlisty i dźwięczny.
P: moc elektryczna (AV lub W)
i: prąd elektryczny (A)
U: napięcie (V)
Aby znaleźć energię elektryczną w rezystory, możemy zmodyfikować to pierwsze równanie mocy elektrycznej wraz z równaniem oporu elektrycznego. Izolując napięcie (U), w równaniu oporu elektrycznego mamy:
Zastępując U w równaniu mocy elektrycznej, otrzymujemy:
I wciąż możemy znaleźć inne równanie izolujące prąd (i) w równaniu oporu elektrycznego i podstawiające go w równaniu mocy elektrycznej:
Przeczytaj też: Obwody elektryczne — połączenia umożliwiające przepływ prądu elektrycznego
Elektrodynamika w Enem
Elektrodynamikę można łatwo znaleźć w życiu codziennym w każdym używanym przez nas urządzeniu elektrycznym. To jest jeden z najbardziej pożądanych przedmiotów z fizyki w Enem.
Mając to na uwadze, zagadnienia związane z obwodami, takimi jak prysznic elektryczny i żarówki, które obejmują między innymi transformację energii, są zagadnieniami analizy elektrodynamicznej. Spójrzmy na poniższy przykład.
(Wierz 2016) Lampa LED (light emitting diode), która pracuje z napięciem 12 V i prądem stałym 0,45 A, wytwarza taką samą ilość światła jak żarówka o mocy 60 W.
Jaka jest wartość redukcji poboru mocy przy wymianie żarówki na LED?
Rezolucja
Korzystając z równania potęgowego i umieszczając informacje w oświadczeniu, otrzymujemy:
Ponieważ ćwiczenie prosi o zmniejszenie mocy, mamy, że moc żarówki wynosiła 60 W, a diody 5,4 W. Odejmując jeden po drugim, otrzymujemy redukcję o 54,6 W.
Rozwiązane Ćwiczenia z Elektrodynamiki
1. (Wlew 2017) Pojemność baterii z akumulatorami, takiej jak ta używana w instalacji elektrycznej samochodu, jest podawana w amperogodzinach (Ah). Akumulator 12 V, 100 Ah zapewnia 12 J na każdy kulomb ładunku, który przez niego przepływa.
Jeśli generator o znikomej rezystancji wewnętrznej, który zapewnia średnią moc elektryczną równą 600 W, podłączony do opisanych zacisków akumulatora, ile czasu zajmie jego ładowanie? całkowicie?
a) 0,5 godz
b) 2 godz
c) 12 godz
d) 50 godz
e) 100 godz
Rezolucja
Alternatywa B.
Aby poznać czas, musimy obliczyć ilość całkowitej energii po zakończeniu ładowania, czyli kiedy ilość ładunku Q wynosi 100A.h. Ponieważ ładunek jest zwykle mierzony w kulombach, przekształćmy jednostkę mierzyć. Jak za godzinę mamy 3600 sekund, możemy pomnożyć 100 A.h przez 3600 sekund, pozostawiając nam 360000 C.
Jeśli 1 C dostarcza 12 J energii, dla zasada trzy, 360000 C zapewnia 432000 J:
Korzystając z równania mocy i czasu izolacji (t):
Zamieniając sekundy na godziny, mamy 7200 sekund = 2 godziny.
2. (Wierz 2016) Elektryk musi zainstalować prysznic o napięciu 220V - 4400W do 6800W. Do montażu pryszniców zalecana jest odpowiednia sieć, z przewodami o odpowiedniej średnicy i wyłącznik nadprądowy dostosowany do mocy i prądu elektrycznego, z małym marginesem tolerancji 10%. Wyłączniki to urządzenia zabezpieczające służące do ochrony instalacji elektrycznych przed zwarciami i przeciążenia elektryczne i muszą być rozbrojone, gdy nastąpi przepływ prądu elektrycznego większy niż dozwolony w urządzenie.
Aby wykonać bezpieczną instalację tego prysznica, wartość maksymalnego prądu wyłącznika musi wynosić:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Rezolucja
Alternatywa D.
Aby znaleźć maksymalny prąd, jaki może przepłynąć przez wyłącznik, musimy użyć maksymalnej wartości mocy (6800 W) w równaniu mocy elektrycznej:
Ale oświadczenie mówi, że wyłącznik przewiduje 10% więcej prądu, więc aby obliczyć tę różnicę:
Sumując te dwa razem, otrzymujemy przybliżoną wartość 33 A.
autorstwa Gabrieli de Oliveira
Nauczyciel fizyki
