DE elektrodynamik är den gren av fysiken som studerar elektriska laddningar i rörelse. De huvudsakliga begreppen som studeras inom detta område är elektrisk ström (i), elektrisk resistans (R) och elektrisk effekt (P).
DE elektrisk ström är den ordnade rörelsen av laddningar och bestäms av mängden laddning (ΔQ) som passerar under en given tid (Δt). Dess måttenhet är ampere (A).
DE elektrisk resistans hittas genom 1:a och 2:a Ohms lag, som relaterar resistans till spänning (U) och ström (i), samt resistans till den typ av material som ledaren är gjord av. Dess måttenhet är ohm (Ω).
DE elkraft det är effektiviteten hos enheten att omvandla energi, i detta fall elektrisk energi. Dess måttenhet är watt (w).
Läs också: Ohms lagar — grundläggande lagar för studier av elektricitet
Sammanfattning
- Elektrodynamik studerar laddning i rörelse.
- Elektrodynamikens tre huvudbegrepp är: elektrisk ström, elektrisk resistans och elektrisk kraft.
- Elektrisk ström (i) är mängden laddning som passerar genom en ledare under en given tid.
- Elektriskt motstånd är svårigheten att passera ström i en ledare.
- Det elektriska motståndet följer 1:a och 2:a Ohms lag, formulerad av Georg Simon Ohm.
- Den första lagen för ohm relaterar spänning (U) till elektrisk ström (i).
- Om resistansen hos en ledare är konstant kallar vi denna resistor ohm.
- Den andra lagen för ohm relaterar elektriskt motstånd till typen och formen på materialet som ledaren är gjord av.
- Elektrisk kraft är effektiviteten av att omvandla energi och kan hittas genom spänningen och strömmen i en enhet.
Vad är elektrodynamik?
Det är ett delområde av fysik som finns inom ochelektricitet. DE oro på detta område är att studera rörelsen av elektriska laddningar. Därför består studiet av elektrodynamik av att förstå och tillämpa elektrisk ström, elektriskt motstånd och elektrisk kraft.
Huvudbegrepp inom elektrodynamik
Elektrodynamik handlar om att förstå effekterna av rörliga laddningar. Sålunda är dess huvudkoncept: elektrisk ström, elektriskt motstånd och elektrisk kraft
Elektrisk ström
DE elektrisk ström är den ordnade rörelsen av elektriska laddningar inom en ledare på grund av en potentialskillnad (ddp). Strömintensiteten (i) beräknas av mängden laddningar (ΔQ) som passerar ledaren under en given tid (Δt):
i: elektrisk ström (C/s eller A)
Q: elektrisk laddning (C)
t: tid(er)
→ Videoklass: Elektrodynamik i Enem — elektrisk ström
elektrisk resistans
DE rmotstånd ochelektriskär svårigheten att passera elektrisk ström. Den följer Ohms 1:a och 2:a lag (lagar formulerade av Georg Simon Ohm om det elektriska motståndets funktion).
→ Ohms första lag
DE1:a lagen i ohm bestämmer att den elektriska strömmen (i) är proportionell mot spänningen (U) som ledaren utsätts för. Och om detta förhållande är konstant, det vill säga om det elektriska motståndet (R) är konstant, kallar vi dessa motstånd för ohmska.
i: elektrisk ström (A)
R: elektriskt motstånd (Ω)
U: spänning (V)
→ 2:a lagen för ohm
DEOhms andra lagbestämmer att elektriskt motstånd är en egenskap hos kroppen och beror på formen (längd och area) och materialet som kroppen är gjord av, resistivitet (ρ). Ohms andra lag förknippar dessa två egenskaper.
L: ledarens längd (L)
R: elektriskt motstånd (Ω)
A: ledararea (m2)
ρ: resistivitet (Ω. M2)
→ Videoklass: Elektrodynamik i Enem — elektriskt motstånd och Ohms lagar
Elkraft
Effekt är utrustningens effektivitet vid omvandling av energi, det vill säga hur snabbt enheten kan omvandla en energi (ΔE) till en annan. Den mäts i watt (W).
När det gäller elektrisk kraft har vi effektiviteten att omvandla elektrisk energi till andra energier, som t.ex termisk, lysande och klangfulla.
P: elektrisk effekt (A.V eller W)
i: elektrisk ström (A)
U: spänning (V)
För att hitta elkraft i motstånd, kan vi modifiera denna första elektriska effektekvation tillsammans med den elektriska resistansekvationen. När vi isolerar spänningen (U) i den elektriska resistansekvationen har vi:
Genom att ersätta U: et i den elektriska effektekvationen har vi:
Och vi kan fortfarande hitta en annan ekvation som isolerar strömmen (i) i den elektriska resistansekvationen och ersätter den i den elektriska effektekvationen:
Läs också: Elektriska kretsar — anslutningar som tillåter cirkulation av elektrisk ström
Elektrodynamik i Enem
Elektrodynamik kan lätt hittas i vardagen i alla elektriska enheter vi använder. Så detta är ett av de mest efterfrågade ämnena, i fysik, på Enem.
Med detta i åtanke är frågor som involverar kretsar, såsom den elektriska duschen och glödlampor, som bland annat involverar energiomvandling, frågor om elektrodynamisk analys. Låt oss titta på ett exempel nedan.
(Enem 2016) En LED-lampa (light emitting diode), som arbetar med 12V och likström på 0,45 A, producerar samma mängd ljus som en glödlampa med en effekt på 60 W.
Vad är värdet av energiförbrukningsminskningen när man byter ut glödlampan mot en LED-lampa?
Upplösning
Genom att använda potensekvationen och placera informationen i uttalandet har vi:
Eftersom övningen frågar efter effektminskning har vi att effekten av glödlampan var 60 W, och den för lysdioden, 5,4 W. Om vi subtraherar det ena efter det andra har vi en minskning på 54,6 W.
Lösta övningar om elektrodynamik
1. (Enem 2017) Kapaciteten för ett batteri med ackumulatorer, som den som används i en bils elektriska system, anges i amperetimmar (Ah). Ett 12V, 100Ah batteri ger 12J för varje coulomb laddning som flödar genom det.
Om en generator, med försumbar intern resistans, som ger en genomsnittlig elektrisk effekt lika med 600 W, ansluten till de beskrivna batteripolerna, hur lång tid skulle det ta att ladda om det helt och hållet?
a) 0,5 h
b) 2 timmar
c) 12 timmar
d) 50 timmar
e) 100 timmar
Upplösning
Alternativ B.
För att veta tiden måste vi räkna ut mängden total energi när laddningen är klar, det vill säga när mängden laddning Q är lika med 100A.h. Eftersom belastningen normalt sett ses i coulomb, låt oss omvandla enheten för mäta. Som om en timme har vi 3600 sekunder, vi kan multiplicera 100 A.h med 3600 sekunder, vilket ger oss 360000 C.
Om 1 C ger 12 J energi, för regel av tre, 360000 C ger 432000 J:
Använda effektekvationen och isoleringstid (t):
Om vi förvandlar sekunder till timmar har vi 7200 sekunder = 2 timmar.
2. (Enem 2016) En elektriker måste installera en dusch som är klassad 220V - 4400W till 6800W. För installation av duschar rekommenderas ett ordentligt nätverk, med ledningar med tillräcklig diameter och en strömbrytare dimensionerad för effekt och elektrisk ström, försedd med en nära toleransmarginal på 10 %. Strömbrytare är säkerhetsanordningar som används för att skydda elektriska installationer från kortslutning och elektriska överbelastningar och måste avaktiveras när det finns en passage av elektrisk ström som är större än vad som är tillåtet i enhet.
För att göra en säker installation av denna dusch måste värdet på strömbrytarens maximala ström vara:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Upplösning
Alternativ D.
För att hitta den maximala strömmen som kan flöda genom strömbrytaren måste vi använda det maximala effektvärdet (6800W) i den elektriska effektekvationen:
Men uttalandet säger att strömbrytaren förutsäger 10% mer ström, så för att beräkna denna skillnad:
Lägger vi de två tillsammans har vi ett ungefärligt värde på 33 A.
av Gabriela de Oliveira
Fysikalärare