Diferența de sarcină electrică: cum se calculează diferența de potențial și relația sa cu tensiunea, curentul și rezistența

Diferența de tensiune dintre oricare două puncte dintr-un circuit este cunoscută sub numele de Diferență de potențial și această diferență de potențial produce circulația curentului. Spre deosebire de curentul care circulă prin circuitul electric închis sub formă de sarcină electrică, diferența de potențial nu se mișcă sau nu circulă ci este aplicată. Unitatea de diferență de potențial generată între două puncte este numită Volt și este, în general, definită ca fiind diferența de potențial căzută pe o rezistență fixă de un ohm cu un curent de un amper care curge prin ea. Cu alte cuvinte, 1 Volt este egal cu 1 Amper ori 1 Ohm, sau obișnuit V = I*R.

Relația dintre tensiune, curent și rezistență: Legea lui Ohm

Legea lui Ohm precizează că pentru un circuit liniar curentul care trece prin el este proporțional cu diferența de potențial, deci cu atât mai mare este diferența de potențial în oricare două puncte, cu atât mai mare va fi curentul care trece prin el. De exemplu, în cazul în care tensiunea de pe o parte a unui rezistor de 10 Ω măsoară 8 V, iar la cealaltă parte a rezistorului măsoară 5 V, atunci diferența de potențial pe rezistor ar fi 3 V (8-5) cauzând circulația unui curent de 0,3 A. Dacă totuși tensiunea pe o parte a fost crescută de la 8 V la 40 V, diferența de potențial pe rezistor ar fi acum de 35 V determinând circulația unui curent de 3,5 A.

Măsurarea potențialului într-un circuit

Tensiunea la orice punct al unui circuit este întotdeauna măsurată raportată la un punct comun, în general 0 V. Pământul sau masa este considerat de obicei la zero volți (0 V) și totul este referit la acel punct comun într-un circuit. Utilizarea unui punct comun de masă sau de referință în desene electrice schematice permite circuitului să fie desenat mai simplu, astfel încât conexiunile la acest punct să aibă același potențial.

Diferența de potențial și tensiunea

Diferența de potențial se poate numi tensiune; unitățile de măsură pentru Diferența de Potențial sunt volți. Tensiunile conectate în serie pot fi adunate pentru a obține tensiunea totală a circuitului, în timp ce tensiunile pe componente conectate în paralel vor avea aceeași valoare. Pentru tensiuni conectate în serie: VT = V1 + V2 + V3 ... etc. Pentru tensiuni conectate în paralel: VT = V1 = V2 = V3 ... etc.

Calculul curentului folosind Legea lui Ohm

Prin folosirea Legii lui Ohm, curentul care trece printr-un rezistor poate fi calculat după cum urmează: Calculați curentul care trece printr-un rezistor de 100Ω care are unul dintre terminalele sale conectat la 50 de volți, iar celălalt terminal conectat la 30 volți. VA = 50 V, VB = 30 V, deci VA - VB = 20 V. Tensiunea pe rezistor este 20 V, iar curentul este I = V/R = 20 V / 100 Ω = 0,2 A (200 mA).

Rețele divizoare de tensiune și divizoare de curent

Rețelele divizoare de tensiune, construite prin conectarea rezistoarelor în serie, produc raporturi de tensiune pe fiecare rezistor în funcție de rezistența lor față de rezistența totală. Pentru o serie de rezistoare, curentul poate fi calculat ca I = VS / RT, unde RT este rezistența totală în serie, iar Vea tensiunea de alimentare. Căderile de tensiune pe fiecare rezistor sunt V = I × R. Dacă avem o situație cu patru rezistoare în serie R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 30 Ω și R4 = 40 Ω alimentate de VS = 100 V, se poate calcula căderile de tensiune la fiecare nod și tensiunile pe rezistoare, demonstrând că tensiunea totală se împartă proporțional cu rezistențele.

Formula de divizare a tensiunii

Formula de divizare a tensiunii pentru orice număr de rezistoare în serie este: V(x) = VS × (R(x) / RT), unde R(x) este rezistența de la nodulul x, iar RT este rezistența totală în serie. Această formulă permite determinarea căderilor de tensiune în orice punct fără calculul explicit al curentului prin întregul circuit.

Diferența de potențial, energia potențială și lucru mecanic

Randamentul arată ce fracțiune din energia dată de generator este utilă. Diferența de potențial este legată de energia potențială prin ecuația ΔU = qΔV, unde q este sarcina mutată de la un punct la altul. Tensiunea este energia pe unitatea de sarcină, iar energia totală se poate obține prin înmulțirea tensiunii cu sarcina mutată. Un exemplu utilizează bateriile pentru a ilustra că două baterii de aceeași tensiune pot stoca energii diferite în funcție de cantitatea de sarcină pe care o pot deplasa (ΔU = qΔV).

Exercițiu experimental orientativ

Realizarea unui circuit simplu cu un bec conectat la o sursă de curent continuu de 8 V, ajustarea tensiunii la bornele becului și înregistrarea tensiunii și a curentului, urmate de creșterea treptată a tensiunii pentru a observa modificările de putere consumată și de luminozitate, ilustrează relația dintre tensiune, curent și putere. Astfel, se poate verifica expresia P = V × I sau, în cazul rezistoarelor, P = I² × R sau P = V² / R.

Notă despre semințele teoretice și exemplele energetice

Este important să reținem că energia potențială nu este tensiunea; tensiunea este energia pe unitatea de sarcină, iar energia totală depinde de sarcina mutată. Exemplele din text explică diferențele dintre tensiune și energie, subliniind că o tensiune de 12 V poate deplasa sarcini diferite în funcție de capacitatea bateriei de a furniza sarcină totală (q). De asemenea, se observă că în practică bornele negative și pozitive determină direcția fluxului de sarcină și a curentului, iar distribuția energiei este influențată de proprietățile chimice ale sursei de energie.

Utilizarea unor tabele și grafice poate îmbunătăți înțelegerea, iar introducerea unor tabele cu valorile V1, V2, V3 și a căderilor de tensiune poate facilita compararea între situații diferite în circuite serie.

tags: #calculul #diferentei #de #sarcina #formule

Postări populare:

• Body Bebe Universitatea Craiova: povestea unui simbol al suporterilor din Bănie
• Recomandări practice pentru sling cu inele la bebeluș de 4 luni
• Mesaje emoționante pentru anunțul sarcinii către familie
• Beneficii ale burții postoperatorii după cezariană și cum să o folosești corect
• Ghid Complet pentru Sedinte Foto Bebelusi