THE elektrodynamika je oblasť fyziky, ktorá študuje elektrické náboje v pohybe. Hlavnými konceptmi skúmanými v tejto oblasti sú elektrický prúd (i), elektrický odpor (R) a elektrický výkon (P).
THE elektrický prúd je usporiadaný pohyb nábojov a je určený množstvom náboja (ΔQ), ktorý prejde za daný čas (Δt). Jeho mernou jednotkou je ampér (A).
THE elektrický odpor sa nachádza prostredníctvom 1. a 2. Ohmovho zákona, ktoré súvisia s odporom voči napätiu (U) a prúdu (i), ako aj odporom voči typu materiálu, z ktorého je vodič vyrobený. Jeho mernou jednotkou je ohm (Ω).
THE elektrická energia je to účinnosť zariadenia transformovať energiu, v tomto prípade elektrickú energiu. Jeho mernou jednotkou je watt (w).
Prečítajte si tiež: Ohmove zákony - základné zákony pre štúdium elektriny
Zhrnutie
- Elektrodynamika študuje náboj v pohybe.
- Tri hlavné pojmy elektrodynamiky sú: elektrický prúd, elektrický odpor a elektrická energia.
- Elektrický prúd (i) je množstvo náboja, ktoré prejde vodičom za daný čas.
- Elektrický odpor je obtiažnosť prechodu prúdu vo vodiči.
- Elektrický odpor sa riadi 1. a 2. Ohmovým zákonom, ktorý sformuloval Georg Simon Ohm.
- 1. zákon ohmov spája napätie (U) s elektrickým prúdom (i).
- Ak je odpor vodiča konštantný, nazývame tento odpor ohmický.
- 2. zákon ohmov spája elektrický odpor s typom a tvarom materiálu, z ktorého je vodič vyrobený.
- Elektrická energia je účinnosť premeny energie a možno ju zistiť prostredníctvom napätia a prúdu zariadenia.
Čo je elektrodynamika?
Je to podoblasť fyziky, ktorá je vo vnútri aelektrickosť. THE záujmom v tejto oblasti je študovať pohyb elektrické náboje. Preto štúdium elektrodynamiky pozostáva z pochopenia a aplikácie elektrického prúdu, elektrického odporu a elektrickej energie.
Hlavné pojmy elektrodynamiky
Elektrodynamika sa zaoberá porozumením účinkov pohybujúcich sa nábojov. Jeho hlavné pojmy sú teda: elektrický prúd, elektrický odpor a elektrická energia
Elektrický prúd
THE elektrický prúd je usporiadaný pohyb elektrických nábojov vo vodiči v dôsledku rozdielu potenciálov (ddp). Intenzita prúdu (i) sa vypočíta z množstva nábojov (ΔQ), ktoré prejdú vodičom za daný čas (Δt):
i: elektrický prúd (C/s alebo A)
Q: elektrický náboj (C)
t: čas(y)
→ Video trieda: Elektrodynamika v Enem — elektrický prúd
elektrický odpor
THE rodpor aelektrickéje obtiažnosť prechodu elektrického prúdu. Dodržiava 1. a 2. Ohmov zákon (zákony formulované podľa Georg Simon Ohm o fungovaní elektrického odporu).
→ 1. Ohmov zákon
THE1. zákon ohmov určuje, že elektrický prúd (i) je úmerný napätiu (U), ktorému je vodič vystavený. A ak je tento vzťah konštantný, teda ak je elektrický odpor (R) konštantný, nazývame tieto odpory ohmické.
i: elektrický prúd (A)
R: elektrický odpor (Ω)
U: napätie (V)
→ 2. zákon ohmov
THEOhmov druhý zákonurčuje, že elektrický odpor je charakteristikou tela a závisí od tvaru (dĺžky a plochy) a materiálu, z ktorého je telo vyrobené, rezistivita (ρ). 2. Ohmov zákon spája tieto dve vlastnosti.
L: dĺžka vodiča (L)
R: elektrický odpor (Ω)
A: plocha vodiča (m2)
ρ: rezistivita (Ω. M2)
→ Videotrieda: Elektrodynamika v Enem — elektrický odpor a Ohmove zákony
Elektrická energia
Výkon je účinnosť zariadenia pri transformácii energie, to znamená, ako rýchlo je zariadenie schopné premeniť jednu energiu (ΔE) na druhú. Meria sa vo wattoch (W).
V prípade elektrickej energie máme efektívnosť transformovať elektrickú energiu na iné energie, ako napr tepelný, svetelný a zvučný.
P: elektrický výkon (A.V alebo W)
i: elektrický prúd (A)
U: napätie (V)
Ak chcete nájsť elektrickú energiu v odpory, môžeme túto prvú rovnicu elektrického výkonu upraviť spolu s rovnicou elektrického odporu. Izolovaním napätia (U) v rovnici elektrického odporu máme:
Nahradením U v rovnici elektrického výkonu máme:
A stále môžeme nájsť ďalšiu rovnicu, ktorá izoluje prúd (i) v rovnici elektrického odporu a nahradí ho v rovnici elektrického výkonu:
Prečítajte si tiež: Elektrické obvody — spojenia, ktoré umožňujú cirkuláciu elektrického prúdu
Elektrodynamika v Enem
Elektrodynamiku možno nájsť v každodennom živote ľahko v akomkoľvek elektrickom zariadení, ktoré používame. Takže toto je jeden z najžiadanejších predmetov vo fyzike na Enem.
S ohľadom na to sú otázky týkajúce sa obvodov, ako je elektrická sprcha a žiarovky, ktoré okrem iného zahŕňajú transformáciu energie, otázkami elektrodynamickej analýzy. Pozrime sa na príklad nižšie.
(Enem 2016) LED (light emitting diode) lampa, ktorá pracuje s 12V a jednosmerným prúdom 0,45A, produkuje rovnaké množstvo svetla ako žiarovka s výkonom 60W.
Akú hodnotu má zníženie spotreby energie pri výmene žiarovky za LED?
Rozhodnutie
Použitím mocninovej rovnice a umiestnením informácií do výroku máme:
Keďže cvičenie vyžaduje zníženie výkonu, máme, že výkon žiarovky bol 60 W a výkon LED 5,4 W. Odpočítaním jedného od druhého máme zníženie o 54,6 W.
Riešené cvičenia z elektrodynamiky
1. (Enem 2017) Kapacita batérie s akumulátormi, aké sa používajú v elektrickom systéme automobilu, sa udáva v ampérhodinách (Ah). 12V, 100Ah batéria poskytuje 12J na každý coulomb náboja, ktorý ňou preteká.
Ak generátor so zanedbateľným vnútorným odporom, ktorý poskytuje priemerný elektrický výkon rovnajúci sa 600 W, pripojený k popísaným svorkám batérie, ako dlho by trvalo nabitie úplne?
a) 0,5 h
b) 2 h
c) 12 hod
d) 50 h
e) 100 h
Rozhodnutie
Alternatíva B.
Aby sme poznali čas, musíme zistiť množstvo celkovej energie po dokončení nabíjania, teda kedy množstvo náboja Q sa rovná 100A.h. Keďže zaťaženie je normálne vidieť v coulombe, transformujme jednotku opatrenie. Ako za hodinu máme 3600 sekúnd, tých 100 A.h môžeme vynásobiť 3600 sekundami, takže nám zostane 360 000 C.
Ak 1 C poskytuje 12 J energie, napr pravidlo tri, 360 000 C poskytuje 432 000 J:
Pomocou rovnice výkonu a času izolácie (t):
Keď zmeníme sekundy na hodiny, máme 7200 sekúnd = 2 hodiny.
2. (Enem 2016) Elektrikár musí nainštalovať sprchu s menovitým výkonom 220 V - 4 400 W až 6 800 W. Na inštaláciu spŕch sa odporúča vhodná sieť s drôtmi primeraného priemeru a a istič dimenzovaný na výkon a elektrický prúd, vybavený s úzkou toleranciou 10 %. Ističe sú bezpečnostné zariadenia používané na ochranu elektrických inštalácií pred skratmi a elektrické preťaženie a musí byť deaktivované vždy, keď dôjde k prechodu elektrického prúdu väčšiemu ako je povolený v zariadenie.
Pre bezpečnú inštaláciu tejto sprchy musí byť hodnota maximálneho prúdu ističa:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Rozhodnutie
Alternatíva D.
Aby sme našli maximálny prúd, ktorý môže pretekať ističom, musíme použiť hodnotu maximálneho výkonu (6800 W) v rovnici elektrického výkonu:
Vo vyhlásení sa však uvádza, že istič predpovedá o 10% väčší prúd, takže na výpočet tohto rozdielu:
Keď ich spočítame, dostaneme približnú hodnotu 33 A.
od Gabriely de Oliveira
Učiteľ fyziky