THE elektrodinamika je veja fizike, ki preučuje električni naboji v gibanju. Glavni koncepti, ki se preučujejo na tem področju, so električni tok (i), električni upor (R) in električna moč (P).
THE električni tok je urejeno gibanje nabojev in je določeno s količino naboja (ΔQ), ki preteče v danem času (Δt). Njegova merska enota je amper (A).
THE električni upor najdemo prek 1. in 2. Ohmovega zakona, ki povezujeta odpornost na napetost (U) in tok (i), pa tudi odpornost na vrsto materiala, iz katerega je prevodnik izdelan. Njegova merska enota je ohm (Ω).
THE električna energija to je učinkovitost naprave za pretvorbo energije, v tem primeru električne energije. Njegova merska enota je vat (w).
Preberite tudi: Ohmovi zakoni — temeljni zakoni za študij elektrike
Povzetek
- Elektrodinamika preučuje naboj v gibanju.
- Trije glavni koncepti elektrodinamike so: električni tok, električni upor in električna moč.
- Električni tok (i) je količina naboja, ki preide skozi prevodnik v določenem času.
- Električni upor je težava pri prehajanju toka v prevodniku.
- Električni upor je skladen s 1. in 2. Ohmovim zakonom, ki ga je oblikoval Georg Simon Ohm.
- Prvi zakon ohma povezuje napetost (U) z električnim tokom (i).
- Če je upor prevodnika konstanten, imenujemo ta upor ohmski.
- 2. zakon ohma povezuje električno upornost z vrsto in obliko materiala, iz katerega je izdelan prevodnik.
- Električna energija je učinkovitost transformacije energije in jo je mogoče najti prek napetosti in toka naprave.
Kaj je elektrodinamika?
To je podpodročje fizike, ki je znotraj inelektričnost. THE skrb na tem področju je preučevanje gibanja električni naboji. Zato je študij elektrodinamike sestavljen iz razumevanja in uporabe električnega toka, električnega upora in električne moči.
Glavni koncepti elektrodinamike
Elektrodinamika se ukvarja z razumevanjem učinkov gibljivih nabojev. Tako so njeni glavni koncepti: električni tok, električni upor in električna moč
Električni tok
THE električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev znotraj prevodnika zaradi potencialne razlike (ddp). Intenzivnost toka (i) se izračuna s količino nabojev (ΔQ), ki preidejo na prevodnik v danem času (Δt):
i: električni tok (C/s ali A)
Q: električni naboj (C)
t: čas(i)
→ Video razred: Elektrodinamika v Enem — električni tok
električni upor
THE rodpornost inelektričnije težava pri prehodu električnega toka. Upošteva 1. in 2. Ohmov zakon (zakoni, ki jih je oblikoval Georg Simon Ohm o delovanju električnega upora).
→ 1. Ohmov zakon
THE1. zakon ohma določi, da je električni tok (i) sorazmeren z napetostjo (U), kateri je vodnik izpostavljen. In če je to razmerje konstantno, torej če je električni upor (R) konstanten, imenujemo te upore ohmske.
i: električni tok (A)
R: električni upor (Ω)
U: napetost (V)
→ 2. zakon ohma
THEOhmov drugi zakondoloča, da je električni upor značilnost telesa in je odvisen od oblike (dolžine in površine) in materiala, iz katerega je telo izdelano, upornost (ρ). Ohmov 2. zakon povezuje ti dve značilnosti.
L: dolžina vodnika (L)
R: električni upor (Ω)
A: območje vodnikov (m2)
ρ: upornost (Ω. M2)
→ Videorazred: Elektrodinamika v Enemu — električni upor in Ohmovi zakoni
Električna energija
Moč je učinkovitost opreme pri preoblikovanju energije, to je, kako hitro je naprava sposobna pretvoriti eno energijo (ΔE) v drugo. Meri se v vatih (W).
V primeru električne energije imamo učinkovitost preoblikovanja električne energije v druge energije, kot npr toplotno, svetleče in zvočne.
P: električna moč (AV ali W)
i: električni tok (A)
U: napetost (V)
Za iskanje električne energije v upori, lahko spremenimo to prvo enačbo električne moči skupaj z enačbo električnega upora. Če izoliramo napetost (U), v enačbi električnega upora imamo:
Če zamenjamo U v enačbi električne moči, imamo:
Še vedno lahko najdemo še eno enačbo, ki izolira tok (i) v enačbi električnega upora in jo nadomesti v enačbi električne moči:
Preberite tudi: Električna vezja - povezave, ki omogočajo kroženje električnega toka
Elektrodinamika v Enem
Elektrodinamiko lahko v vsakdanjem življenju zlahka najdemo v kateri koli električni napravi, ki jo uporabljamo. Torej je to eden najbolj zahtevanih predmetov, fizika, na Enem.
Glede na to so vprašanja, ki vključujejo vezja, kot so električni tuš in žarnice, ki med drugim vključujejo transformacijo energije, vprašanja elektrodinamične analize. Poglejmo si spodnji primer.
(Enem 2016) Žarnica LED (svetlobna dioda), ki deluje z 12V in enosmernim tokom 0,45 A, proizvede enako količino svetlobe kot žarnica z močjo 60 W.
Kakšna je vrednost zmanjšanja porabe energije pri zamenjavi žarnice z LED?
Resolucija
Z uporabo enačbe moči in umestitvijo informacij v izjavo imamo:
Ker vaja zahteva zmanjšanje moči, imamo moč žarnice z žarilno nitko 60 W, LED diode pa 5,4 W. Če enega za drugim odštejemo, dobimo zmanjšanje za 54,6 W.
Rešene vaje iz elektrodinamike
1. (Enem 2017) Zmogljivost baterije z akumulatorji, kot je tisti, ki se uporablja v avtomobilskem električnem sistemu, je določena v amperskih urah (Ah). 12V, 100Ah baterija zagotavlja 12J za vsak kulon naboja, ki teče skozenj.
Če je generator z zanemarljivim notranjim uporom, ki zagotavlja povprečno električno moč 600 W, priključen na opisane sponke akumulatorja, koliko časa bi trajalo, da se napolni popolnoma?
a) 0,5 ure
b) 2 h
c) 12 h
d) 50 ur
e) 100 h
Resolucija
Alternativa B.
Da poznamo čas, moramo ugotoviti količino celotne energije, ko je polnjenje končano, torej kdaj količina naboja Q je enaka 100A.h. Ker je obremenitev običajno prikazana v kulonih, pretvorimo enoto meriti. Kot v eni uri imamo 3600 sekund, lahko 100 A.h pomnožimo s 3600 sekundami, tako da imamo 360000 C.
Če 1 C zagotavlja 12 J energije, for pravilo trije, 360000 C zagotavlja 432000 J:
Z uporabo enačbe moči in časa izolacije (t):
Če sekunde spremenimo v ure, imamo 7200 sekund = 2 uri.
2. (Enem 2016) Električar mora namestiti tuš z nazivno močjo 220V - 4400W do 6800W. Za montažo tuš kabine se priporoča ustrezno omrežje, z žicami ustreznega premera in a odklopnik, ki je dimenzioniran na moč in električni tok, opremljen s tesno mejo tolerance od 10 %. Odklopniki so varnostne naprave, ki se uporabljajo za zaščito električnih inštalacij pred kratkimi stiki in električnih preobremenitev in jih je treba razorožiti vsakič, ko je električni tok večji od dovoljenega v napravo.
Za varno namestitev te prhe mora biti vrednost največjega toka odklopnika:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Resolucija
Alternativa D.
Da bi našli največji tok, ki lahko teče skozi odklopnik, moramo uporabiti največjo vrednost moči (6800 W) v enačbi električne moči:
Toda izjava navaja, da odklopnik predvideva 10 % večji tok, da bi izračunali to razliko:
Če oboje seštejemo, imamo približno vrednost 33 A.
avtorja Gabriela de Oliveira
Učitelj fizike
