Dynamische Elektrizität: Vollständige Materialdiskussion + Beispielproblem

dynamische Elektrizität ist

Dynamische Elektrizität ist ein Fluss geladener Teilchen in Form eines elektrischen Stroms, der elektrische Energie erzeugen kann.

Strom kann von einem Punkt mit höherem Potential zu einem Punkt mit niedrigerem Potential fließen, wenn die beiden Punkte in einem geschlossenen Kreislauf verbunden sind.

dynamische Elektrizität ist

Elektrischer Strom kommt vom Elektronenfluss, der kontinuierlich vom negativen zum positiven Pol fließt, vom hohen zum niedrigen Potential von der Quelle der Potentialdifferenz (Spannung).

Betrachten Sie für weitere Details das folgende Bild:

dynamisches Leistungsdiagramm ist

Das obige Bild wird gesagt, dass  eine berpontensial höher als B . Ein elektrischer Strom tritt von A nach B auf, was auf den möglichen Ausgleichsaufwand zwischen A und B zurückzuführen ist.

Bei der Analyse dynamischer elektrischer Schaltkreise müssen Schaltungskomponenten wie Stromquellen und Widerstand, Schaltungsanordnung und die für die Schaltung geltenden Gesetze berücksichtigt werden.

Elektrischer Wiederstand

Der Widerstand (R) ist eine Komponente, die die Menge des durch den Stromkreis fließenden elektrischen Stroms reguliert.

Die Größe des Widerstands wird als Widerstand bezeichnet, der Einheiten von Ohm (Ω) aufweist. Das Messgerät zur Widerstandsmessung ist ein Ohmmeter.

Jedes Material hat einen anderen Widerstandswert. Basierend auf den spezifischen Widerstandseigenschaften eines Materials wird ein Material in drei Teile unterteilt, nämlich

  1. Der Leiter hat einen kleinen Widerstand, so dass er Elektrizität gut leiten kann. Zum Beispiel Metallmaterialien wie Eisen, Kupfer, Aluminium und Silber.
  2. Isolatoren haben einen großen Widerstand, so dass sie keinen Strom leiten können. Zum Beispiel Holz und Kunststoff.
  3. Inzwischen sind Halbleiter Materialien, die sowohl als Leiter als auch als Isolatoren fungieren können. Zum Beispiel Kohlenstoff, Silizium und Germanium.

Von den Eigenschaften dieser Materialien, die häufig als leitende Barriere verwendet werden, ist ein Leiter.

Der Wert des Leitermaterialwiderstands ist proportional zur Länge des Drahtes (l) und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche des Drahtes (A). Mathematisch kann es wie folgt formuliert werden:

Wo ist der Typwiderstand, L ist die Länge des Leiters und A ist der Querschnitt des Leiters.

Dynamische elektrische Formeln

Formel für starken elektrischen Strom (I)

Elektrischer Strom tritt auf, wenn Elektronen wie oben beschrieben übertragen werden. Beide Objekte werden aufgeladen, wenn sie an einen Leiter angeschlossen werden, wird elektrischer Strom erzeugt.

Der elektrische Strom wird durch den Buchstaben I symbolisiert  und hat Einheiten von  Ampere (A) . Die Formel für die Stärke von Strömen in dynamischer Elektrizität lautet also:

I = Q / t

Information:

  • I = elektrischer Strom (A)
  • Q = die Menge der elektrischen Ladung (Coulomb)
  • t = Zeitintervall (e)

Formeln für verschiedene Potentiale oder Spannungsquellen (V)

Basierend auf der obigen Beschreibung hat elektrischer Strom eine Definition der Anzahl von Elektronen, die sich in einer bestimmten Zeit bewegen.

Die Potentialdifferenz bewirkt die Übertragung von Elektronen. Die Menge an elektrischer Energie, die erforderlich ist, um jede elektrische Ladung vom Ende des Leiters zu fließen, wird als elektrische Spannung oder Potentialdifferenz bezeichnet .

Die Spannungsquelle oder Potentialdifferenz hat das Symbol  V in  Volt . Mathematisch lautet die Formel für die dynamische elektrische Potentialdifferenz:

V = W / Q.

Information:

  • V = Potentialdifferenz oder Stromquellenspannung (Volt)
  • W = Energie (Joule)
  • Q = Ladung (Coulomb)

Elektrische Widerstandsformel (R)

Der durch R symbolisierte Widerstand oder Widerstand in Ohm hat die Formel:

R = ρ. l / A.

Information:

  • R = elektrischer Widerstand (Ohm)
  • ρ = spezifischer Widerstand (Ohm.mm2 / m)
  • A = Querschnittsfläche des Drahtes (m2)

Ohmsche Gesetzformel (Ω).

Das Ohmsche Gesetz ist ein Gesetz, das besagt, dass die Spannungsdifferenz über dem Leiter proportional zu dem durch ihn fließenden Strom ist.

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Das Ohmsche Gesetz verbindet die Stärke des elektrischen Stroms, die Potentialdifferenz und den Widerstand. Mit der Formel:

I = V / R oder R = V / I oder V = I. R.

Information:

  • I = elektrischer Strom (A)
  • V = Differenz der Potential- oder Stromquellenspannung (Volt)
  • R = elektrischer Widerstand (Ohm)

Um das Erinnern an diese Formel zu erleichtern, kann die Beziehung der drei Variablen durch das folgende Dreieck beschrieben werden:

Kirchoffs Schaltungsgesetz

Das Kirchoffsche Schaltungsgesetz ist ein Gesetz, das die Phänomene von Strömen und Spannungen in einem Stromkreis angibt. Das Kirchoffsche Schaltungsgesetz 1 befasst sich mit dem Stromfluss zum Punkt der Schaltung, und das Kirchoff 2-Schaltungsgesetz befasst sich mit Spannungsunterschieden.

Kirchoffs Schaltungsgesetz 1

Der Klang des Schaltungsgesetzes Kirchoff 1 lautet: "An jedem Punkt der Verzweigung in einem Stromkreis ist die Strommenge, die in diesen Punkt eintritt, gleich der Strommenge, die diesen Punkt verlässt, oder die Gesamtstrommenge an einem Punkt ist 0."

Mathematisch wird Kirchoffs Gesetz 1 durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

dynamische Elektrizität ist

oder

dynamische Elektrizität ist

Der Wert des Abflusses erhält ein negatives Vorzeichen, während der Wert des Zuflusses ein positives Vorzeichen erhält.

Weitere Details finden Sie im folgenden Bild:

dynamische Elektrizität ist

Das obige Bild zeigt die Kirchoff 1-Anwendung in der Schaltungsanalyse, bei der die Summe der eingehenden Ströme i 2 und i 3 der Summe der Abflüsse i 1 und i 4 entspricht .

Kirchoffs Schaltungsgesetz 2

Der Klang von Kirchoffs 2-Kreis-Gesetz lautet: "Die Richtungssumme (unter Berücksichtigung der Ausrichtung der positiven und negativen Vorzeichen) der elektrischen Potentialdifferenz (Spannung) um einen geschlossenen Stromkreis ist gleich 0, oder einfacher gesagt, die Summe der elektromotorischen Kraft in einer geschlossenen Umgebung entspricht der Anzahl der Abnahmen. Potenzial in diesem Kreis "

Mathematisch wird das Kirchoff 2-Gesetz durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

dynamische Elektrizität ist

oder

dynamische Elektrizität ist

Dynamische Stromkreisanalyse

Bei der Analyse dynamischer elektrischer Schaltkreise müssen mehrere wichtige Begriffe berücksichtigt werden:

Schleife

Eine Schleife ist ein geschlossener Zyklus, der einen Startpunkt und einen Endpunkt in derselben Komponente hat. In einer Schleife fließt nur ein elektrischer Strom, und der Wert der Potentialdifferenz in den elektrischen Komponenten der Schleife kann unterschiedlich sein.

Kreuzung

Kreuzung oder Knoten ist der Treffpunkt zwischen zwei oder mehr elektrischen Komponenten. Knoten sind die Treffpunkte für elektrische Ströme unterschiedlicher Größe und an jedem Knoten gilt das Kirchoffsche Gesetz 1

Die Analyse dynamischer elektrischer Schaltkreise beginnt mit der Identifizierung der Schleifen und Übergänge in der Schaltung. Zur Analyse von Schleifen kann das Gesetz von Kirchoff 2 und das Gesetz von Kirchoff 1 zur Analyse von Knotenpunkten oder Knoten verwendet werden

Die Richtung der Schleife kann unabhängig bestimmt werden, aber im Allgemeinen ist die Richtung der Schleife in Richtung des Stroms von der Spannungsquelle, die in der Schaltung am dominantesten ist. Der Strom hat ein positives Vorzeichen, wenn er dieselbe Richtung wie die Schleife hat, und ein negatives Vorzeichen, wenn er der Schleifenrichtung entgegengesetzt ist.

Bei Bauteilen mit EMF ist das positive Vorzeichen, wenn der positive Pol zuerst in der Schleife gefunden wird, und umgekehrt negativ, wenn der negative Pol zuerst in der Schleife gefunden wird

Ein Beispiel für eine Stromkreisanalyse kann mit der folgenden Abbildung durchgeführt werden:

dynamische Elektrizität ist

Information:

  • I 3 ist der Strom von Punkt A nach B.

Schleife 1

  • Eine Spannungsquelle von 10 V (V1), die eine negative EMK aufweist, weil der negative Pol zuerst angetroffen wird
  • Der Strom I1 ist in Richtung der Schleife und der Strom I3 ist in Richtung der Schleife
  • Es gibt eine Komponente R1, die mit dem Strom I1 fließt
  • Es gibt eine Komponente R2, die mit dem Strom I3 fließt
  • Kirchoff 2-Gleichung in Schleife 1:
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Schleife 2

  • 5V (V2) Spannungsquelle, die eine positive EMF hat, weil der positive Pol zuerst angetroffen wird
  • Der Strom I2 ist in Richtung der Schleife und der Strom I3 ist in Richtung der Schleife
  • Es gibt eine Komponente R2, die mit dem Strom I3 fließt
  • Es gibt eine Komponente R3, die durch den Strom I2 erregt wird
  • Kirchoff 2-Gleichung in Schleife 2:
dynamische Elektrizität ist

Knoten A.

  • Es gibt einen Einschaltstrom I1
  • Es gibt die Ausgänge I2 und I3
  • Kirchoffs Gleichung 1 auf Knoten A:
dynamische Elektrizität ist

Beispiele für dynamische elektrische Probleme

Problem 1:

Schauen Sie sich das Bild unten an!

dynamische Elektrizität ist

Wie ist der Stromfluss im Widerstand R2?

Diskussion

Sie wissen: R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V.

Gefragt: I2 =?

Antworten:

Dieses Beispiel für dynamische Elektrizitätsprobleme kann gelöst werden, indem zuerst die Gesamtzahl der Widerstände ermittelt wird. Dazu können Sie die folgenden Schritte ausführen:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

= (1/3) + (1/9)

= (3/9) + (1/9)

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Gesamtwiderstand (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

Der nächste Schritt besteht darin, den Gesamtstrom mit dem Ohmschen Gesetz wie folgt zu ermitteln:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 A.

Der letzte Schritt besteht darin, den in R2 fließenden Strom mit der folgenden Formel zu berechnen:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I.

= (9 / (3 + 9)) x (32/13)

= (9/13) x (32/13)

= 1,7 A.

Im R2-Widerstand fließt also ein elektrischer Strom mit 1,7 A.

Problem 2:

Die Menge jedes Widerstands, die 3 in einer Reihe beträgt, beträgt 4 Ω, 5 Ω und 7 Ω. Dann gibt es eine Batterie, die an beiden Enden mit einem großen GGL von 6 Volt und einem Innenwiderstand von 3/4 Ω verbunden ist. Berechnen Sie die Spannung an der Schaltung?

Diskussion

Sie wissen: R1 = 4 Ω; R2 = 5 Ω; R3 = 7 Ω; V = 6 V; R = 3/4 Ω

Gefragt: V Flops =?

Antworten:

Ein Beispiel für dieses dynamische Elektrizitätsproblem kann in den folgenden Schritten gelöst werden:

Gesamt R = R1 + R2 + R3 + R.

= 4 + 5 + 7 + 3/4

= 16,75 Ω

I = V / R.

= 6 / 16,75

= 0,35 A.

V fest = I x R fest

= 0,35 x (4 + 5 + 7)

= 5,6 Volt

Die Klemmspannung im Stromkreis beträgt also 5,6 Volt.

Problem 3:

Die in jeder Lampe im Bild unten verbrauchte Leistung ist dieselbe. Das Verhältnis von Widerstand R1: R2: R3 ist…. (SNMPTN 2012)

dynamische elektrische Formel ist

Diskussion

Ist bekannt:

P1 = P2 = P3

Antworten:

Gefragt: R1: R2: R3?

dynamische Elektrizität ist dynamische Elektrizität ist

R1 und R2 werden zu einem Rp-Widerstand kombiniert, durch den Ip Strom fließt.

Problem 4:

Der Strom, der durch den 6 Ω-Widerstand im Bild unten fließt, beträgt

dynamischer Stromkreis ist

Antworten:

Gesamt R = 8 Ohm

I = V / R = 12/8 = 1,5

I6 = 1,5 / 2 = 0,75 A.

Problem 5:

Die von jeder Lampe im Bild unten abgegebene Leistung ist dieselbe.

Vergleich des Widerstands R 1 : R 2 : R 3 ist ...

dynamische elektrische Formeln

Diskussion:

Ist bekannt:

P 1 = P 2 = P 3

Antworten:

Gefragt: R 1 : R 2 : R 3 ?

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R 1 & R 2 werden zu einem Widerstand R p kombiniert , durch den Strom I p fließt .

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Dies ist eine Diskussion von Material und Beispielen für Fragen im Zusammenhang mit dynamischer Elektrizität. Könnte nützlich sein.