- Arus listrik, rapat arus, tegangan listrik, energi bila arus mengalir, daya arus listrik
- Listrik
Arus listrik adalah fenomena pergerakan muatan listrik yang teratur. Arah arus listrik dianggap sebagai arah pergerakan muatan positif.Rumus arus listrik:
Arus listrik diukur dalam ampere. SI: A.
Arus listrik ditunjukkan dengan huruf latin Saya atau SAYA. Simbol dia) menunjukkan nilai "sesaat" dari arus, mis. arus jenis apa pun kapan pun. Dalam kasus tertentu, dapat berupa konstan atau variabel.
Huruf latin kapital SAYA Biasanya, nilai arus konstan ditunjukkan.
Pada setiap bagian rangkaian listrik tidak bercabang, arus mengalir dengan besaran yang sama, yang berbanding lurus dengan tegangan pada ujung-ujung bagian tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatannya. Nilai saat ini ditentukan oleh hukum Ohm:
1) untuk rangkaian DC
2) untuk rangkaian AC,
Di mana kamu- tegangan, DI DALAM;
R- resistensi ohmik, Ohm;
Z- resistensi total, Ohm.
Resistansi ohmik konduktor:
,
Di mana aku- panjang konduktor, M;
S- persilangan, mm 2;
ρ - resistivitas, (Ohm mm2)/m.
Ketergantungan resistansi ohmik pada suhu:
R t = R 20,
Di mana R 20- resistensi di 20°C, Ohm;
Rt- resistensi di suhu t°C, Ohm;
α - koefisien resistansi suhu.
Impedansi rangkaian AC:
,
di mana resistensi aktif, Ohm;
- reaktansi induktif, Ohm;
- induktansi, Gn;
- kapasitansi, Ohm;
- kapasitas, F.
Resistansi aktif lebih besar dari resistansi ohmik R:
,
dimana adalah koefisien yang memperhitungkan peningkatan resistansi dengan arus bolak-balik, tergantung pada: frekuensi arus; sifat magnetik, konduktivitas dan diameter konduktor.
Pada frekuensi industri, untuk konduktor non-baja, diterima dan dipertimbangkan. - Kepadatan arus
Kepadatan arus ( J) adalah arus yang dihitung per satuan luas penampang ( S)
.
Untuk mendistribusikan rapat arus secara merata dan menyelaraskannya dengan garis normal permukaan tempat arus mengalir, rumus rapat arus berbentuk:
,
Di mana SAYA- kekuatan arus melalui penampang konduktor dengan luas S.
SI: A/m 2 - Tegangan listrik
Ketika arus mengalir, seperti halnya pergerakan muatan apa pun, terjadi proses konversi energi. Tegangan listrik merupakan besarnya energi yang harus dikeluarkan untuk memindahkan suatu satuan muatan dari suatu titik ke titik lainnya.
Rumus tegangan listrik:
Tegangan listrik ditunjukkan dengan huruf latin kamu. Simbol kamu(t) menunjukkan nilai tegangan “sesaat”, dan dengan huruf Latin kapital kamu Sebagai aturan, tegangan konstan ditunjukkan.
Tegangan listrik diukur dalam volt. SI: DI DALAM. - Energi ketika arus listrik mengalir
Rumus energi bila arus listrik mengalir:
SI: J - Tenaga ketika arus listrik mengalir
Rumus daya bila arus listrik mengalir:
SI: W.
- Sirkuit listrik
- Sirkuit listrik- seperangkat perangkat yang dirancang untuk memungkinkan arus listrik mengalir melaluinya.
Perangkat ini disebut elemen rangkaian. - Sumber energi listrik- perangkat yang mengubah berbagai jenis energi, seperti mekanik atau kimia, menjadi energi listrik.
- Sumber tegangan ideal- sumber yang tegangan terminalnya tidak bergantung pada besarnya arus yang mengalir melaluinya.
Resistansi internal sumber tegangan ideal secara konvensional dapat diasumsikan nol. - Sumber arus ideal- sumber, besarnya arus yang mengalir tidak bergantung pada tegangan pada terminalnya.
Resistansi internal sumber tersebut secara konvensional dapat diasumsikan sama dengan tak terhingga. - Penerima adalah suatu alat yang mengkonsumsi energi atau mengubah energi listrik menjadi energi jenis lain.
- Jaringan dua terminal adalah suatu rangkaian yang mempunyai dua terminal sambungan (kutub).
- Elemen R ideal (elemen resistif, resistor)- ini adalah elemen rangkaian pasif di mana terjadi proses pengubahan energi listrik menjadi energi panas yang tidak dapat diubah.
Parameter utama sebuah resistor adalah resistansinya.
Resistansi diukur dalam ohm. SI: Ohm
Daya konduksi adalah kebalikan dari perlawanan.
.
Konduktivitas diukur dalam siemens. SI: Cm.
Rumus kekuatan elemen R:
.
Rumus energi unsur R:
. - Elemen C yang ideal (elemen kapasitif, atau kapasitor)- merupakan elemen rangkaian pasif yang didalamnya terjadi proses pengubahan energi arus listrik menjadi energi medan listrik dan sebaliknya. Dalam sel C yang ideal tidak ada energi yang hilang.
Rumus kapasitas:
. Contoh: , .
Arus kapasitansi:
Tegangan kapasitansi:
.
Hukum pergantian untuk elemen kapasitif. Dengan arus dengan amplitudo terbatas, muatan pada elemen C tidak dapat berubah secara tiba-tiba:
.
.
Dengan kapasitansi konstan, tegangan pada elemen kapasitif tidak dapat berubah secara tiba-tiba:
.
Kekuatan sel C: .
Pada p > 0- energi disimpan ketika P< 0
Energi elemen C:
, atau 
.
Kapasitansi diukur dalam farad. SI: F. - Elemen L ideal (elemen induktif atau induktor)- merupakan elemen pasif yang didalamnya terjadi proses pengubahan energi arus listrik menjadi energi medan magnet dan sebaliknya. Dalam elemen L yang ideal tidak ada energi yang hilang.
Untuk elemen L linier, rumus induktansi ( L) memiliki bentuk:
,
di mana hubungan fluks.
Induktansi dilambangkan dengan huruf dan berperan sebagai koefisien proporsionalitas antara fluks dan arus.
Tegangan pada elemen induktif:
.
Arus pada elemen induktif:
.
Hukum pergantian elemen induktif. Dengan tegangan dengan amplitudo terbatas, hubungan fluks tidak dapat berubah secara tiba-tiba:
.
.
Dengan induktansi konstan, arus dalam elemen induktif tidak dapat berubah secara tiba-tiba:
.
Kekuatan elemen-L: .
Pada p > 0- energi disimpan ketika P< 0 - energi kembali ke sumbernya.
Energi elemen L:, atau .
Jika pada saat , energinya 0, maka
Induktansi diukur dalam henries. SI: Gn
Contoh: . - R, L, C— elemen dasar dua kutub pasif dari rangkaian listrik.
- Hukum dasar rangkaian listrik
- Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak mengandung sumber EMF.
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak mengandung sumber EMF menetapkan hubungan antara arus dan tegangan pada bagian tersebut.
Sehubungan dengan gambar ini, ekspresi matematika dari hukum Ohm berbentuk:
, atau 
Persamaan ini dirumuskan sebagai berikut: dengan resistansi konstan suatu penghantar, tegangan yang melintasinya sebanding dengan arus dalam penghantar. - Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang mengandung sumber EMF
Untuk sirkuit
.
Untuk sirkuit
.
Secara umum
. - hukum Joule-Lenz. Energi dilepaskan pada resistensi R ketika arus mengalir melaluinya SAYA, sebanding dengan hasil kali kuadrat arus dan nilai resistansi:
- hukum Kirchhoff.
Topologi (struktur) rangkaian.
Diagram listrik- representasi grafis dari rangkaian listrik.
Cabang- bagian dari rangkaian yang berisi satu atau lebih elemen yang dihubungkan secara seri dan diapit di antara dua simpul.
Simpul- titik rantai di mana setidaknya tiga cabang bertemu. Node diberi nomor secara acak, biasanya dengan angka Arab. Pada diagram, sebuah simpul mungkin ditunjukkan atau tidak dengan titik. Sebagai aturan, node-node yang lokasinya jelas (koneksi berbentuk T) tidak ditunjukkan. Jika cabang-cabang yang berpotongan membentuk simpul, ditandai dengan titik. Jika tidak ada titik di perpotongan cabang, maka tidak ada simpul (kabel terletak di atas satu sama lain).
Sirkuit- jalur tertutup melewati beberapa cabang. Jalur dikatakan independen jika berbeda pada setidaknya satu cabang. Kontur ditunjukkan oleh panah dengan arah lintasan yang ditunjukkan dan angka Romawi. Arah bypass dipilih secara sewenang-wenang. Terdapat banyak rangkaian independen dalam suatu rangkaian, tetapi tidak semua rangkaian ini diperlukan untuk menyusun persamaan dalam jumlah yang cukup untuk menyelesaikan masalah.
1) jumlah aljabar arus yang mengalir ke setiap simpul rangkaian sama dengan nol:
;
2) jumlah arus yang mengalir ke suatu simpul sama dengan jumlah arus yang mengalir dari simpul tersebut:
. .
Hukum kedua Kirchhoff:
1) jumlah aljabar penurunan tegangan pada setiap rangkaian tertutup sama dengan jumlah aljabar ggl sepanjang rangkaian yang sama:
2) jumlah aljabar tegangan (bukan penurunan tegangan!) sepanjang rangkaian tertutup sama dengan nol:
. . - Bentuk matriks penulisan persamaan Kirchhoff:
,
Di mana A, DI DALAM- koefisien untuk arus dan tegangan orde hal. hal (P- jumlah cabang sirkuit; Q- jumlah node sirkuit);
SAYA, E- arus tidak diketahui dan diberi EMF
Elemen matriks A adalah koefisien arus di sisi kiri persamaan yang disusun menurut hukum pertama dan kedua Kirchhoff. Baris pertama matriks A berisi koefisien arus dalam persamaan yang disusun menurut hukum pertama Kirchhoff, dan memiliki elemen +1, -1, 0 bergantung pada tanda yang digunakan untuk memasukkan arus tertentu ke dalam persamaan.
Elemen baris matriks berikut A sama dengan nilai resistansi pada arus yang bersesuaian dalam persamaan yang disusun menurut hukum kedua Kirchhoff, dengan tanda yang sesuai. Elemen matriks DI DALAM sama dengan koefisien EMF di sisi kanan persamaan yang disusun berdasarkan hukum Kirchhoff. Baris pertama matriks mempunyai elemen nol, karena tidak ada ggl pada ruas kanan persamaan yang ditulis menurut hukum pertama Kirchhoff. Garis selebihnya mengandung unsur +1, -1 bergantung pada tanda EMF yang dimasukkan ke dalam persamaan, dan 0 jika EMF tidak dimasukkan ke dalam persamaan.
Solusi umum persamaan yang disusun menurut hukum Kirchhoff:
,
Di mana
— matriks konduktivitas. 
.
Arus di setiap cabang:
;
;
. - Mode operasi nominal elemen rangkaian listrik- ini adalah mode di mana ia beroperasi dengan parameter nominal.
- Modus yang Disepakati- ini adalah mode di mana daya yang disuplai oleh sumber atau dikonsumsi oleh penerima memiliki nilai maksimum. Nilai ini diperoleh dengan rasio (koordinasi) tertentu dari parameter rangkaian listrik.
- Mode siaga- Ini adalah mode di mana tidak ada arus listrik yang mengalir melalui sumber atau penerima. Dalam hal ini, sumber tidak melepaskan energi ke bagian luar rangkaian, dan penerima tidak mengkonsumsinya. Untuk mesin, ini akan menjadi mode tanpa beban mekanis secara massal.
- Modus hubung singkat- ini adalah mode yang terjadi ketika terminal berbeda dari sumber atau elemen pasif, serta bagian dari rangkaian listrik yang diberi energi, dihubungkan satu sama lain.
- Jika arusnya konstan, maka tidak ada fenomena induksi diri dan tegangan melintasi induktor adalah nol:
, Karena - Arus searah tidak melewati kapasitansi.
- - ini adalah sirkuit dengan satu sumber dengan koneksi penerima serial, paralel atau campuran.
Saat menghubungkan receiver secara seri:
persamaan I×R;
R persamaan =ΣR i.
Saat menghubungkan receiver secara paralel, tegangan pada semua receiver adalah sama.
Menurut hukum Ohm, arus pada tiap cabang adalah:
.
Menurut hukum pertama Kirchhoff, arus total adalah:
Persamaan E×G;
G eq =G 1 +G 2 +…+G n; R persamaan =1/G persamaan.
Untuk koneksi campuran:
Persamaan =
. - Ulangi metode saat ini.
Metode ini didasarkan pada penerapan hukum kedua Kirchhoff dan memungkinkan untuk mengurangi jumlah persamaan yang harus diselesaikan saat menghitung sistem yang kompleks.
Dalam rangkaian yang saling bebas, di mana untuk setiap rangkaian setidaknya satu cabang hanya disertakan dalam rangkaian ini, arus rangkaian bersyarat di semua cabang rangkaian dipertimbangkan.
Arus loop, berbeda dengan arus cabang, memiliki indeks sebagai berikut:
atau 
Persamaan disusun menurut hukum kedua Kirchhoff untuk arus loop.
Arus cabang dinyatakan melalui arus loop menurut hukum pertama Kirchhoff.
Jumlah kontur yang dipilih dan jumlah persamaan yang diselesaikan sama dengan jumlah persamaan yang disusun menurut hukum kedua Kirchhoff: .
Jumlah resistansi semua elemen resistif setiap rangkaian yang diberi tanda plus merupakan koefisien arus rangkaian dan memiliki indeks sebagai berikut:
atau 
Tanda koefisien arus rangkaian yang berdekatan bergantung pada kebetulan atau ketidaksesuaian arah arus rangkaian yang berdekatan. EMF masuk ke persamaan dengan tanda plus jika arah EMF dan arah arus rangkaian bertepatan. . - Metode potensial nodal.
Metode ini didasarkan pada penerapan hukum pertama Kirchhoff dan memungkinkan seseorang untuk mengurangi jumlah persamaan yang harus diselesaikan ketika menemukan arus yang tidak diketahui menjadi . Saat menyusun persamaan, potensi salah satu simpul rangkaian diambil sama dengan nol, dan arus cabang dinyatakan melalui potensi yang tidak diketahui dari simpul rangkaian yang tersisa dan persamaan ditulis untuknya sesuai dengan hukum pertama Kirchhoff. Memecahkan sistem persamaan memungkinkan Anda menentukan potensi yang tidak diketahui dan melaluinya menemukan arus cabang.
Ketika http:="" title="U_(12)=(jumlah(i=1)(m)(E_i/R_i))/(jumlah(i=1)(n)(1/R_i) )=(jumlah(i=1)(m)(E_i*G_i))/(jumlah(i=1)(n)(G_i))">.!}
. - Metode kebesaran proporsional.
Metode ini digunakan untuk mencari arus yang tidak diketahui pada sambungan rantai elemen resistif pada rangkaian listrik dengan sumber tunggal. Arus dan tegangan, serta EMF rangkaian yang diketahui, dinyatakan melalui arus cabang yang paling jauh dari sumbernya. Masalahnya adalah menyelesaikan satu persamaan dengan satu persamaan yang tidak diketahui. - Keseimbangan kekuatan
Berdasarkan hukum kekekalan energi, daya yang dihasilkan oleh sumber energi listrik harus sama dengan daya konversi energi listrik menjadi energi jenis lain dalam rangkaian:
.
— jumlah kapasitas yang dikembangkan oleh sumber-sumber;
— jumlah kekuatan semua penerima dan transformasi energi yang tidak dapat diubah di dalam sumbernya.
Keseimbangan kekuatan dibuat untuk memeriksa kebenaran solusi yang ditemukan. Dalam hal ini, daya yang disumbangkan ke rangkaian oleh sumber energi dibandingkan dengan daya yang dikeluarkan oleh konsumen.
Rumus daya untuk satu resistor:
Total kekuatan konsumen:
hal=
Sumber tenaga:
Sumber P = P E + P J,
Di mana PE = ±EI- kekuatan sumber EMF (ditentukan dengan mengalikan EMF-nya dengan arus yang mengalir pada suatu cabang tertentu. Arus diambil dengan tanda yang diperoleh dari hasil perhitungan. Tanda minus ditempatkan di depan produk jika arahnya arus dan EMF tidak sesuai pada diagram);
PJ = JUJ— kekuatan sumber arus (ditentukan dengan mengalikan arus sumber dengan penurunan tegangan).
Untuk menentukan UJ, pilih rangkaian mana saja yang memiliki sumber arus. Tunjukkan musim gugur kamu j pada rangkaian melawan arus sumber, dan tulis persamaan loopnya. Semua jumlah kecuali kamu j, dalam persamaan ini sudah diketahui, yang memungkinkan untuk menghitung jatuh tegangan kamu j.
Perbandingan kekuatan: Sumber P = P P. Jika kesetaraan terpenuhi, maka saldo sudah benar dan perhitungan saat ini sudah benar. - Algoritma untuk menghitung suatu rangkaian menurut hukum Kirchhoff
- Kami secara acak memplot angka dan arah arus yang tidak diketahui pada diagram.
- Kami secara acak menempatkan nomor simpul pada diagram.
- Kami menyusun persamaan nodal untuk node yang dipilih secara sewenang-wenang (menurut hukum pertama).
- Kami menandai kontur pada diagram dan memilih arah untuk mengelilinginya.
- Jumlah kontur yang ditunjuk sama dengan jumlah persamaan yang disusun menurut hukum kedua Kirchhoff. Dalam hal ini, tidak ada sirkuit yang menyertakan cabang dengan sumber arus.
- Kami menyusun persamaan kontur untuk kontur yang dipilih (menurut hukum kedua).
- Kami menggabungkan persamaan yang telah disusun ke dalam suatu sistem. Kami memindahkan besaran yang diketahui ke ruas kanan persamaan. Kami memasukkan koefisien untuk arus yang diinginkan ke dalam matriks A(sisi kiri persamaan) (baca tentang matriks). Mengisi matriks F, memasukkan ruas kanan persamaan ke dalamnya.
- Kami memecahkan sistem persamaan yang dihasilkan ().
- Kami memeriksa kebenaran solusi dengan menyusun keseimbangan kekuatan.
Contoh: .
- Rangkaian listrik arus sinusoidal adalah rangkaian listrik di mana EMF, tegangan dan arus bervariasi menurut hukum sinusoidal:
- Arus bolak-balik adalah arus yang secara periodik berubah besar dan arahnya serta dicirikan oleh amplitudo, periode, frekuensi, dan fasa.
- Amplitudo arus AC adalah nilai terbesar, positif atau negatif, yang diterima oleh arus bolak-balik.
- Periode- ini adalah waktu di mana terjadi osilasi penuh arus dalam konduktor.
- Frekuensi adalah kebalikan dari periode tersebut.
- Fase adalah sudut atau di bawah tanda sinus. Fase mencirikan keadaan arus bolak-balik dari waktu ke waktu. Pada T=0 fase disebut fase awal.
- Modus periodik:
. Mode ini juga dapat diklasifikasikan sebagai sinusoidal:
,
di mana amplitudonya;
- tahap awal;
— kecepatan sudut putaran rotor generator.
Pada F= 50Hz
rad/s. - Arus sinusoidal- ini adalah arus yang berubah seiring waktu menurut hukum sinusoidal:
. - Nilai rata-rata arus sinusoidal (EMF, tegangan), rumus:
,
yaitu nilai rata-rata arus sinusoidal sama dengan amplitudo. Juga,
. - Nilai efektif arus sinusoidal (EMF, tegangan), rumus:
. Juga,
. - Banyaknya kalor yang dilepaskan dalam satu periode oleh arus sinusoidal, rumusnya:
.
Nilai efektif arus sinusoidal SAYA secara numerik sama dengan nilai arus searah tersebut, yang, dalam waktu yang sama dengan periode arus sinusoidal, melepaskan jumlah panas yang sama dengan arus sinusoidal.
=R×I posting 2×T atau saya memposting=SAYA= - Faktor puncak arus sinusoidal (κ a) adalah perbandingan amplitudo arus sinusoidal dengan nilai efektif arus sinusoidal:
. - Faktor bentuk arus sinusoidal (κ f) adalah perbandingan nilai efektif arus sinusoidal dengan nilai rata-rata arus sinusoidal selama setengah periode:
f=
.
Untuk arus periodik non-sinusoidal a≠, f≠1.11. Penyimpangan ini secara tidak langsung menunjukkan betapa berbedanya arus non sinusoidal dengan arus sinusoidal. - Bilangan kompleks apa pun dapat direpresentasikan:
a) dalam bentuk aljabar
b) dalam bentuk trigonometri
c) dalam bentuk demonstratif
Di mana
— Rumus Euler;
d) sebuah vektor pada bidang kompleks,
dimana unit imajinernya;
— bagian nyata dari bilangan kompleks (proyeksi suatu vektor ke sumbu nyata); 
— bagian imajiner dari bilangan kompleks (proyeksi suatu vektor ke sumbu imajiner); 
— modulus bilangan kompleks; 
— nilai utama argumen bilangan kompleks.
Contoh soal operasi bilangan kompleks. - Arus sinusoidal Saya
. - Amplitudo arus kompleks- bilangan kompleks yang modulus dan argumennya masing-masing sama dengan amplitudo dan fase awal arus sinusoidal:
. - Arus kompleks (arus efektif kompleks):
- Tegangan sinusoidal kamu dapat ditugaskan ke bilangan kompleks
. - Amplitudo tegangan kompleks- bilangan kompleks yang modulus dan argumennya masing-masing sama dengan amplitudo dan fase awal tegangan sinusoidal:
. - Resistensi kompleks:
Resistensi aktif dalam bentuk kompleks dinyatakan sebagai bilangan real positif.
Reaktansi dalam bentuk kompleks dinyatakan dalam bilangan imajiner, dan reaktansi induktif ( XL) positif, dan kapasitif ( X C) negatif.
Impedansi bagian sirkuit dengan koneksi serial R Dan X dinyatakan sebagai bilangan kompleks, bagian real sama dengan resistansi aktif, dan bagian imajiner sama dengan reaktansi bagian tersebut. - Segitiga resistensi:
- Segitiga tegangan:
- Segitiga kekuasaan:
Kekuatan penuh:
Kekuatan aktif:
Daya reaktif:
- Hukum Ohm dalam bentuk kompleks:
. - Hukum pertama Kirchhoff dalam bentuk kompleks:
. - Hukum kedua Kirchhoff dalam bentuk kompleks:
. - Resonansi tegangan.
Resonansi pada rangkaian listrik adalah modus suatu bagian rangkaian listrik yang mengandung unsur induktif dan kapasitif, yang beda fasa antara tegangan dan arus adalah nol.
Mode resonansi dapat diperoleh dengan mengubah frekuensi ω tegangan suplai atau perubahan parameter L Dan C.
Bila dihubungkan secara seri, terjadi resonansi tegangan.
Arus pada rangkaian tersebut adalah:
Ketika vektor arus bertepatan dengan vektor tegangan sefasa:
dimana frekuensi resonansi tegangan ditentukan dari kondisi
Kemudian
Impedansi gelombang atau karakteristik rangkaian seri:
Faktor kualitas sirkuit adalah rasio tegangan pada induktansi atau kapasitansi terhadap tegangan pada masukan dalam mode resonansi:
Faktor kualitas rangkaian adalah penguatan tegangan:
kamu sekalian=Saya memotong X memotong=
Dalam jaringan industri, resonansi tegangan adalah mode darurat, karena peningkatan tegangan melintasi kapasitor dapat menyebabkan kerusakan, dan peningkatan arus dapat menyebabkan pemanasan kabel dan isolasi. - Resonansi arus.
Resonansi arus dapat terjadi ketika elemen reaktif dihubungkan secara paralel dalam rangkaian arus bolak-balik. Dalam hal ini: dimana
Kemudian
Pada frekuensi resonansi, komponen reaktif dari konduktivitas dapat dibandingkan besarnya dan konduktivitas total akan minimal. Dalam hal ini resistansi total menjadi maksimum, arus total menjadi minimum, vektor arus bertepatan dengan vektor tegangan. Fenomena ini disebut resonansi arus.
Konduktivitas gelombang:
.
Pada G<< b L arus pada cabang yang mempunyai induktansi jauh lebih besar dari arus total, sehingga fenomena ini disebut resonansi arus.
Frekuensi resonansi:
ω* =
Dari rumusnya sebagai berikut:
1) frekuensi resonansi tidak hanya bergantung pada parameter resistansi reaktif, tetapi juga resistansi aktif;
2) resonansi dimungkinkan jika RL Dan RC lebih atau kurang ρ , jika tidak, frekuensi akan menjadi besaran imajiner dan resonansi tidak mungkin terjadi;
3) jika RL = RC = ρ, maka frekuensinya akan mempunyai nilai yang tidak terbatas, yang berarti bahwa resonansi dapat terjadi pada frekuensi berapa pun ketika fase tegangan suplai dan arus total bertepatan;
4) kapan R L = R C<< ρ frekuensi resonansi tegangan sama dengan frekuensi resonansi arus.
Proses energi dalam suatu rangkaian selama resonansi arus mirip dengan proses selama resonansi tegangan.
Daya reaktif pada resonansi arus adalah nol. Secara rinci, daya reaktif dipertimbangkan
- Mode pengoperasian rangkaian listrik
- Rangkaian listrik DC
- Rangkaian listrik AC
- Dasar-dasar metode komprehensif untuk menghitung rangkaian listrik
- Fenomena resonansi pada rangkaian listrik
Resistansi aktif ideal tidak bergantung pada frekuensi, reaktansi induktif bergantung secara linier pada frekuensi, reaktansi kapasitif bergantung pada frekuensi menurut hukum hiperbolik:
Induksi elektromagnetik adalah pembangkitan arus listrik oleh medan magnet yang berubah seiring waktu. Penemuan fenomena ini oleh Faraday dan Henry memperkenalkan simetri tertentu ke dalam dunia elektromagnetisme. Maxwell berhasil mengumpulkan pengetahuan tentang listrik dan magnet dalam satu teori. Penelitiannya memperkirakan keberadaan gelombang elektromagnetik sebelum pengamatan eksperimental. Hertz membuktikan keberadaannya dan membuka era telekomunikasi bagi umat manusia.
Hukum Faraday dan Lenz
Arus listrik menimbulkan efek magnetis. Mungkinkah medan magnet menghasilkan medan listrik? Faraday menemukan bahwa efek yang diinginkan muncul karena perubahan medan magnet seiring waktu.
Ketika sebuah konduktor dilintasi oleh fluks magnet bolak-balik, gaya gerak listrik diinduksi di dalamnya, menyebabkan arus listrik. Sistem yang menghasilkan arus dapat berupa magnet permanen atau elektromagnet.
Fenomena induksi elektromagnetik diatur oleh dua hukum: Faraday dan Lenz.
Hukum Lenz memungkinkan kita untuk mengkarakterisasi gaya gerak listrik sehubungan dengan arahnya.
Penting! Arah EMF induksi sedemikian rupa sehingga arus yang ditimbulkannya cenderung melawan penyebab yang menimbulkannya.
Faraday memperhatikan bahwa intensitas arus induksi meningkat ketika jumlah garis medan yang melintasi rangkaian berubah lebih cepat. Dengan kata lain, ggl induksi elektromagnetik berbanding lurus dengan kecepatan fluks magnet yang bergerak.
Rumus ggl induksi didefinisikan sebagai:
E = - dФ/dt.
Tanda “-” menunjukkan bagaimana polaritas ggl induksi berhubungan dengan tanda fluks dan kecepatan perubahan.
Rumusan umum hukum induksi elektromagnetik diperoleh, dari mana ekspresi untuk kasus-kasus khusus dapat diturunkan.
Pergerakan kawat dalam medan magnet
Ketika sebuah kawat dengan panjang l bergerak dalam MF yang mempunyai induksi B, ggl akan diinduksi di dalamnya, sebanding dengan kecepatan liniernya v. Untuk menghitung EMF digunakan rumus:
- dalam hal gerak konduktor tegak lurus terhadap arah medan magnet:
E = - Bxlxv;
- jika terjadi pergerakan pada sudut yang berbeda α:
E = — B x l x v x dosa α.
EMF dan arus yang diinduksi akan diarahkan ke arah yang kita temukan dengan menggunakan aturan tangan kanan: dengan meletakkan tangan Anda tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet dan mengarahkan ibu jari Anda ke arah pergerakan konduktor, Anda dapat mengetahui arahnya. EMF dengan sisa empat jari yang diluruskan.
Gulungan berputar
Pengoperasian generator listrik didasarkan pada putaran suatu rangkaian dalam MP yang mempunyai N lilitan.
EMF diinduksi dalam suatu rangkaian listrik setiap kali fluks magnet melintasinya, sesuai dengan definisi fluks magnet Ф = B x S x cos α (induksi magnet dikalikan luas permukaan yang dilalui MF dan kosinus sudut yang terbentuk oleh vektor B dan garis tegak lurus bidang S).
Dari rumus tersebut dapat disimpulkan bahwa F dapat berubah dalam kasus berikut:
- Perubahan intensitas MF – vektor B;
- luas wilayah yang dibatasi oleh kontur berbeda-beda;
- orientasi di antara keduanya, yang ditentukan oleh sudut, berubah.
Dalam percobaan pertama Faraday, arus induksi diperoleh dengan mengubah medan magnet B. Namun, ggl dapat diinduksi tanpa menggerakkan magnet atau mengubah arus, tetapi hanya dengan memutar kumparan di sekitar porosnya di MF. Dalam hal ini fluks magnet berubah karena perubahan sudut . Ketika kumparan berputar, ia melintasi garis MF, dan terjadi EMF.
Jika kumparan berputar secara seragam, perubahan periodik ini menghasilkan perubahan fluks magnet secara periodik. Atau jumlah garis medan magnet yang bersilangan setiap detik mempunyai nilai yang sama pada interval waktu yang sama.
Penting! GGL induksi berubah seiring dengan orientasi dari waktu ke waktu dari positif ke negatif dan sebaliknya. Representasi grafis EMF adalah garis sinusoidal.
Untuk rumus EMF induksi elektromagnetik, digunakan ekspresi berikut:
E = B x ω x S x N x sin ωt, dimana:
- S – area yang dibatasi oleh satu putaran atau bingkai;
- N – jumlah putaran;
- ω – kecepatan sudut putaran kumparan;
- B – induksi MP;
- sudut α = ωt.
Dalam praktiknya, alternator sering kali memiliki kumparan yang tetap diam (stator) sementara elektromagnet berputar mengelilinginya (rotor).
ggl yang diinduksi sendiri
Ketika arus bolak-balik melewati kumparan, ia menghasilkan MF bolak-balik, yang memiliki fluks magnet yang berubah-ubah yang menginduksi ggl. Efek ini disebut induksi diri.
Karena MF sebanding dengan intensitas arus, maka:
di mana L adalah induktansi (H), ditentukan oleh besaran geometri: jumlah lilitan per satuan panjang dan dimensi penampangnya.
Untuk ggl induksi, rumusnya berbentuk:
E = - L x dI/dt.
Jika dua kumparan terletak bersebelahan, maka ggl induksi timbal balik diinduksi di dalamnya, tergantung pada geometri kedua rangkaian dan orientasinya relatif satu sama lain. Ketika pemisahan rangkaian meningkat, induktansi timbal balik menurun karena fluks magnet yang menghubungkannya berkurang.
Biarkan ada dua kumparan. Arus I1 mengalir melalui kawat satu kumparan dengan lilitan N1, menciptakan MF yang melewati kumparan dengan lilitan N2. Kemudian:
- Induktansi timbal balik kumparan kedua relatif terhadap kumparan pertama:
M21 = (N2 x F21)/I1;
- Fluks Magnetik:
F21 = (M21/N2) x I1;
- Mari kita cari ggl induksi:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;
- EMF diinduksi secara identik pada kumparan pertama:
E1 = - M12 x dI2/dt;
Penting! Gaya gerak listrik yang ditimbulkan oleh induksi timbal balik pada suatu kumparan selalu sebanding dengan perubahan arus listrik pada kumparan lainnya.
Induktansi timbal balik dapat dianggap sama dengan:
M12 = M21 = M.
Dengan demikian, E1 = - M x dI2/dt dan E2 = M x dI1/dt.
M = K √ (L1 x L2),
di mana K adalah koefisien kopling antara dua induktansi.
Fenomena induksi timbal balik digunakan pada transformator - perangkat listrik yang memungkinkan Anda mengubah nilai tegangan arus listrik bolak-balik. Perangkat ini terdiri dari dua kumparan yang dililitkan pada satu inti. Arus yang ada pada kumparan pertama menciptakan perubahan MF pada rangkaian magnet dan arus listrik pada kumparan lainnya. Jika jumlah belitan pada belitan pertama lebih sedikit dari pada belitan lainnya, maka tegangannya bertambah, dan sebaliknya.
Selain menghasilkan dan mengubah listrik, induksi magnetik juga digunakan pada perangkat lain. Misalnya pada kereta levitasi magnetik, yang bergerak tidak bersentuhan langsung dengan rel, melainkan beberapa sentimeter lebih tinggi akibat gaya tolak elektromagnetik.
Video
Topik kodifier Ujian Negara Bersatu: gaya gerak listrik, hambatan dalam sumber arus, hukum Ohm untuk rangkaian listrik lengkap.
Sampai saat ini, ketika mempelajari arus listrik, kita telah mempertimbangkan arah pergerakan muatan bebas masuk sirkuit eksternal, yaitu pada konduktor yang dihubungkan ke terminal sumber arus.
Seperti yang kita ketahui, muatan positif:
Ia masuk ke sirkuit eksternal dari terminal positif sumber;
Bergerak dalam sirkuit eksternal di bawah pengaruh medan listrik stasioner yang diciptakan oleh muatan bergerak lainnya;
Ia tiba di terminal negatif sumber, menyelesaikan jalurnya di sirkuit eksternal.
Sekarang muatan positif kita perlu menutup jalurnya dan kembali ke terminal positif. Untuk melakukan ini, ia perlu mengatasi bagian terakhir dari jalur tersebut - di dalam sumber arus dari terminal negatif ke terminal positif. Tapi coba pikirkan: dia sama sekali tidak ingin pergi ke sana! Terminal negatif menariknya ke arah dirinya sendiri, terminal positif mengusirnya dari dirinya sendiri, dan akibatnya, muatan kita di dalam sumber ditindaklanjuti oleh gaya listrik yang diarahkan. melawan pergerakan muatan (yaitu melawan arah arus).
Kekuatan pihak ketiga
Meskipun demikian, arus mengalir melalui rangkaian; oleh karena itu, ada gaya yang “menarik” muatan melalui sumber meskipun terdapat hambatan medan listrik pada terminalnya (Gbr. 1).
Beras. 1. Kekuatan pihak ketiga
Kekuatan ini disebut kekuatan luar; Berkat dialah sumber arus berfungsi. Gaya eksternal tidak ada hubungannya dengan medan listrik stasioner - dikatakan ada hubungannya non-listrik asal; pada baterai misalnya, timbul karena terjadinya reaksi kimia yang sesuai.
Mari kita nyatakan dengan kerja gaya luar untuk memindahkan muatan positif q di dalam sumber arus dari terminal negatif ke terminal positif. Usaha ini positif, karena arah gaya luar bertepatan dengan arah pergerakan muatan. Pekerjaan kekuatan eksternal disebut juga pengoperasian sumber arus.
Tidak ada gaya luar pada rangkaian luar, sehingga usaha yang dilakukan gaya luar untuk memindahkan muatan dalam rangkaian luar adalah nol. Oleh karena itu, kerja gaya luar untuk memindahkan muatan di sekitar seluruh rangkaian direduksi menjadi kerja untuk memindahkan muatan ini hanya di dalam sumber arus. Jadi, ini juga merupakan kerja gaya luar untuk menggerakkan muatan di seluruh rantai.
Kita melihat bahwa gaya luar adalah non-potensial - usahanya ketika muatan bergerak sepanjang jalur tertutup tidak nol. Non-potensial inilah yang memungkinkan arus listrik bersirkulasi; medan listrik potensial, seperti yang kami katakan sebelumnya, tidak dapat mendukung arus konstan.
Pengalaman menunjukkan bahwa usaha berbanding lurus dengan muatan yang dipindahkan. Oleh karena itu, rasionya tidak lagi bergantung pada muatan dan merupakan karakteristik kuantitatif dari sumber arus. Hubungan ini dilambangkan dengan:
(1)
Besaran ini disebut gaya gerak listrik(EMF) dari sumber saat ini. Seperti yang Anda lihat, EMF diukur dalam volt (V), jadi nama “gaya gerak listrik” sangat disayangkan. Tapi itu sudah mendarah daging sejak lama, jadi Anda harus menerimanya.
Jika Anda melihat tulisan pada baterai: “1,5 V”, ketahuilah bahwa ini sebenarnya EMF. Apakah nilai ini sama dengan tegangan yang dihasilkan oleh baterai di rangkaian eksternal? Ternyata tidak! Sekarang kita akan mengerti alasannya.
Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap
Setiap sumber arus mempunyai hambatannya sendiri, yang disebut resistensi internal sumber ini. Jadi, sumber arus mempunyai dua karakteristik penting: ggl dan resistansi internal.
Biarkan sumber arus dengan ggl sama dengan dan resistansi internal dihubungkan ke resistor (yang dalam hal ini disebut resistor eksternal, atau beban eksternal, atau muatan). Semua ini bersama-sama disebut rantai penuh(Gbr. 2).
Beras. 2. Rangkaian lengkap
Tugas kita adalah menemukan arus dalam rangkaian dan tegangan pada resistor.
Seiring waktu, muatan melewati sirkuit. Menurut rumus (1), sumber arus melakukan usaha berikut:
(2)
Karena kuat arusnya konstan, kerja sumber seluruhnya diubah menjadi panas, yang dilepaskan pada hambatan dan. Jumlah panas ini ditentukan oleh hukum Joule – Lenz:
(3)
Jadi, , dan kita menyamakan ruas kanan rumus (2) dan (3):
Setelah dikurangi dengan kita peroleh:
Jadi kami menemukan arus di sirkuit:
(4)
Rumus (4) disebut Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.
Jika Anda menghubungkan terminal sumber dengan kabel yang hambatannya dapat diabaikan, Anda akan mendapatkan hubungan pendek. Dalam hal ini, arus maksimum akan mengalir melalui sumber - arus hubung singkat:
Karena resistansi internal yang kecil, arus hubung singkat bisa sangat besar. Misalnya, baterai AA menjadi sangat panas hingga tangan Anda terbakar.
Mengetahui kekuatan arus (rumus (4)), kita dapat mencari tegangan pada resistor menggunakan hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian:
(5)
Tegangan ini adalah beda potensial antara titik dan (Gbr. 2). Potensi titik sama dengan potensi terminal positif sumber; potensial titik sama dengan potensial terminal negatif. Oleh karena itu, tegangan (5) disebut juga tegangan pada terminal sumber.
Kita melihat dari rumus (5) apa yang akan terjadi pada rangkaian nyata - lagipula, ia dikalikan dengan pecahan yang kurang dari satu. Namun ada dua kasus ketika .
1. Sumber arus ideal. Ini adalah nama sumber yang resistansi internalnya nol. Ketika rumus (5) memberikan .
2. Rangkaian terbuka. Mari kita pertimbangkan sumber arus itu sendiri, di luar rangkaian listrik. Dalam hal ini, kita dapat berasumsi bahwa hambatan luar sangat besar: . Maka besarannya tidak dapat dibedakan dari , dan rumus (5) kembali memberi kita .
Arti dari hasil ini sederhana: jika sumber tidak dihubungkan pada rangkaian, maka voltmeter yang dihubungkan pada kutub sumber akan menunjukkan gglnya.
Efisiensi rangkaian listrik
Tidak sulit untuk melihat mengapa resistor disebut payload. Bayangkan itu adalah bola lampu. Panas yang dihasilkan oleh bola lampu adalah berguna, karena berkat kehangatan ini bola lampu memenuhi tujuannya - memberi cahaya.
Mari kita nyatakan jumlah panas yang dilepaskan oleh muatan selama waktu tertentu.
Jika kuat arus pada rangkaian sama dengan , maka
Sejumlah panas juga dilepaskan pada sumber arus:
Jumlah total panas yang dilepaskan dalam rangkaian sama dengan:
Efisiensi rangkaian listrik adalah rasio panas berguna terhadap panas total:
Efisiensi rangkaian sama dengan satu hanya jika sumber arusnya ideal.
Hukum Ohm untuk daerah heterogen
Hukum Ohm yang sederhana berlaku untuk apa yang disebut bagian rangkaian yang homogen - yaitu bagian yang tidak memiliki sumber arus. Sekarang kita akan memperoleh hubungan yang lebih umum, yang kemudian diikuti oleh hukum Ohm untuk bagian homogen dan hukum Ohm yang diperoleh di atas untuk rangkaian lengkap.
Bagian dari rantai disebut heterogen, jika ada sumber arus di dalamnya. Dengan kata lain, daerah tak homogen adalah daerah yang mempunyai EMF.
Pada Gambar. Gambar 3 menunjukkan bagian tidak seragam yang berisi resistor dan sumber arus. Emf sumber sama dengan , resistansi internalnya dianggap sama dengan nol (jika resistansi internal sumber sama dengan , Anda cukup mengganti resistor dengan resistor).
Beras. 3. EMF “membantu” arus:
Kuat arus pada daerah tersebut sama dengan , arus mengalir dari titik ke titik. Arus ini belum tentu disebabkan oleh satu sumber saja. Bagian yang dipertimbangkan, sebagai suatu peraturan, adalah bagian dari rangkaian tertentu (tidak ditunjukkan pada gambar), dan sumber arus lain mungkin ada di rangkaian ini. Oleh karena itu, arus adalah hasil dari aksi gabungan setiap orang sumber yang tersedia di sirkuit.
Biarkan potensi poin dan sama dengan dan masing-masing. Mari kita tekankan sekali lagi bahwa kita berbicara tentang potensi medan listrik stasioner yang dihasilkan oleh aksi semua sumber rangkaian - tidak hanya sumber yang termasuk dalam bagian ini, tetapi juga, mungkin, yang terletak di luar bagian ini.
Tegangan di daerah kita sama dengan: . Seiring waktu, muatan melewati area tersebut, sementara medan listrik stasioner melakukan kerja:
Selain itu, kerja positif dilakukan oleh sumber arus (bagaimanapun juga, muatan melewatinya!):
Kuat arusnya konstan, oleh karena itu usaha total untuk memajukan muatan, yang dilakukan di area tersebut oleh medan listrik stasioner dan gaya luar sumber, seluruhnya diubah menjadi panas: .
Di sini kita mengganti ekspresi untuk , dan hukum Joule–Lenz:
Mengurangi sebesar , kita dapatkan Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak seragam:
(6)
atau, yang sama:
(7)
Harap diperhatikan: ada tanda plus di depannya. Kami telah menunjukkan alasannya - dalam hal ini, sumber arus berfungsi positif bekerja, “menyeret” muatan ke dalam dirinya dari terminal negatif ke terminal positif. Sederhananya, suatu sumber “membantu” arus mengalir dari titik ke titik.
Mari kita perhatikan dua konsekuensi dari rumus turunan (6) dan (7).
1. Jika luasnya homogen, maka . Kemudian dari rumus (6) kita memperoleh hukum Ohm untuk bagian rantai yang homogen.
2. Misalkan sumber arus mempunyai hambatan dalam. Ini, seperti yang telah kami sebutkan, sama dengan menggantinya dengan:
Sekarang mari kita tutup bagian kita dengan menghubungkan titik-titik dan . Kami memperoleh rangkaian lengkap yang dibahas di atas. Dalam hal ini, ternyata rumus sebelumnya akan berubah menjadi hukum Ohm untuk rangkaian lengkap:
Jadi, hukum Ohm untuk bagian homogen dan hukum Ohm untuk rantai lengkap keduanya mengikuti hukum Ohm untuk bagian tidak seragam.
Mungkin ada kasus sambungan lain, ketika sumber “mencegah” arus mengalir melalui area tersebut. Situasi ini ditunjukkan pada Gambar. 4. Di sini arus yang datang dari ke diarahkan melawan aksi kekuatan eksternal dari sumbernya.
Beras. 4. EMF “mengganggu” arus:
Bagaimana ini mungkin? Ini sangat sederhana: sumber lain yang ada di sirkuit di luar bagian yang dipertimbangkan “mengalahkan” sumber di bagian tersebut dan memaksa arus mengalir melawan. Inilah yang sebenarnya terjadi ketika Anda mengisi daya ponsel Anda: adaptor yang tersambung ke soket menyebabkan muatan bergerak melawan aksi kekuatan eksternal pada baterai ponsel, dan dengan demikian baterai pun terisi!
Apa yang akan berubah sekarang dalam penurunan rumus kita? Hanya ada satu hal - kerja kekuatan eksternal akan menjadi negatif:
Maka hukum Ohm untuk luas tak seragam akan berbentuk:
(8)
dimana masih terjadi ketegangan di kawasan tersebut.
Mari kita satukan rumus (7) dan (8) dan tuliskan hukum Ohm untuk bagian dengan EMF sebagai berikut:
Arus mengalir dari titik ke titik. Jika arah arus bertepatan dengan arah gaya luar, maka “plus” ditempatkan di depannya; jika arahnya berlawanan, maka diberi “minus”.
Arus listrik tidak mengalir dalam kawat tembaga dengan alasan yang sama seperti air tetap diam dalam pipa horizontal. Jika salah satu ujung pipa dihubungkan ke reservoir sedemikian rupa sehingga terjadi perbedaan tekanan, cairan akan mengalir keluar dari salah satu ujungnya. Demikian pula, untuk mempertahankan arus konstan, diperlukan gaya eksternal untuk menggerakkan muatan. Efek ini disebut gaya gerak listrik atau EMF.
Antara akhir abad ke-18 dan awal abad ke-19, karya ilmuwan seperti Coulomb, Lagrange dan Poisson meletakkan dasar matematika untuk penentuan besaran elektrostatis. Kemajuan dalam pemahaman kelistrikan pada tahap sejarah ini terlihat jelas. Franklin telah memperkenalkan konsep “jumlah zat listrik”, namun sejauh ini baik dia maupun penerusnya belum mampu mengukurnya.
Setelah eksperimen Galvani, Volta mencoba menemukan bukti bahwa "cairan galvanik" hewan tersebut memiliki sifat yang sama dengan listrik statis. Dalam pencariannya akan kebenaran, ia menemukan bahwa ketika dua elektroda dari logam berbeda bersentuhan melalui elektrolit, keduanya menjadi bermuatan dan tetap bermuatan meskipun rangkaiannya ditutup oleh beban. Fenomena ini tidak sesuai dengan gagasan yang ada tentang listrik karena muatan elektrostatis dalam kasus seperti itu harus bergabung kembali.
Volta memperkenalkan definisi baru tentang gaya yang bekerja dalam arah pemisahan muatan dan mempertahankannya dalam keadaan tertentu. Dia menyebutnya gerak listrik. Penjelasan mengenai gambaran pengoperasian baterai seperti itu tidak sesuai dengan landasan teori fisika pada saat itu. Dalam paradigma Coulomb sepertiga pertama abad ke-19. d.s. Volta ditentukan oleh kemampuan beberapa benda untuk menghasilkan listrik pada benda lain.
Ohm memberikan kontribusi paling penting dalam penjelasan pengoperasian rangkaian listrik. Hasil serangkaian percobaan membawanya pada konstruksi teori konduktivitas listrik. Dia memperkenalkan besaran “tegangan” dan mendefinisikannya sebagai perbedaan potensial pada kontak. Seperti Fourier yang dalam teorinya membedakan jumlah panas dan suhu dalam perpindahan panas, Ohm menciptakan model dengan analogi yang menghubungkan jumlah muatan yang ditransfer, tegangan dan konduktivitas listrik. Hukum Ohm tidak bertentangan dengan akumulasi pengetahuan tentang listrik elektrostatis.
Untuk mempertahankan arus listrik dalam suatu penghantar, diperlukan sumber energi luar yang senantiasa menimbulkan beda potensial antara ujung-ujung penghantar tersebut. Sumber energi seperti ini disebut sumber energi listrik (atau sumber arus).
Sumber energi listrik ada yang pasti gaya gerak listrik(disingkat EMF), yang menciptakan dan mempertahankan beda potensial antara ujung-ujung konduktor untuk waktu yang lama. Kadang-kadang dikatakan bahwa ggl menciptakan arus listrik dalam suatu rangkaian. Kita harus ingat bahwa definisi ini bersifat konvensional, karena telah kita tegaskan di atas bahwa penyebab munculnya dan adanya arus listrik adalah medan listrik.
Sumber energi listrik menghasilkan sejumlah kerja dengan memindahkan muatan listrik melalui rangkaian tertutup.
Definisi:Usaha yang dilakukan oleh sumber energi listrik ketika memindahkan satu satuan muatan positif ke seluruh rangkaian tertutup disebut ggl sumber.
Satuan pengukuran gaya gerak listrik adalah volt (disingkat volt dilambangkan dengan huruf B atau V - “ve” dalam bahasa Latin).
GGL suatu sumber energi listrik sama dengan satu volt jika, ketika menggerakkan satu coulomb listrik melalui suatu rangkaian tertutup, sumber energi listrik tersebut melakukan usaha yang sama dengan satu joule:
Dalam prakteknya, satuan yang lebih besar dan lebih kecil digunakan untuk mengukur EMF, yaitu:
1 kilovolt (kV, kV), sama dengan 1000 V;
1 milivolt (mV, mV), sama dengan seperseribu volt (10-3 V),
1 mikrovolt (μV, μV), sama dengan sepersejuta volt (10-6 V).
Jelasnya, 1 kV = 1000 V; 1 V = 1000 mV = 1.000.000 μV; 1 mV = 1000 μV.
Saat ini terdapat beberapa jenis sumber energi listrik. Untuk pertama kalinya, baterai galvanik digunakan sebagai sumber energi listrik, terdiri dari beberapa lingkaran seng dan tembaga, di antaranya diletakkan kulit yang direndam dalam air yang diasamkan. Pada baterai galvanik, energi kimia diubah menjadi energi listrik (akan dibahas lebih rinci pada Bab XVI). Baterai galvanik mendapatkan namanya dari ahli fisiologi Italia Luigi Galvani (1737-1798), salah satu pendiri doktrin kelistrikan.
Banyak percobaan tentang peningkatan dan penggunaan praktis baterai galvanik dilakukan oleh ilmuwan Rusia Vasily Vladimirovich Petrov. Pada awal abad lalu, ia menciptakan baterai galvanik terbesar di dunia dan menggunakannya untuk sejumlah eksperimen brilian.
Sumber energi listrik yang bekerja berdasarkan prinsip mengubah energi kimia menjadi energi listrik disebut sumber energi listrik kimia.
Sumber energi listrik utama lainnya yang banyak digunakan dalam teknik kelistrikan dan radio adalah generator. Pada generator, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Pada diagram kelistrikan, sumber energi listrik dan generator ditunjukkan seperti pada Gambar. 1.
Gambar 1. Simbol sumber energi listrik :a - sumber EMF, sebutan umum, b - sumber arus, sebutan umum; c - sumber energi listrik kimia; g - baterai sumber kimia; d - sumber tegangan konstan; e - sumber intensitas variabel; g - pembangkit.
Dalam sumber energi listrik kimia dan generator, gaya gerak listrik memanifestasikan dirinya dengan cara yang sama, menciptakan perbedaan potensial pada terminal sumber dan mempertahankannya untuk waktu yang lama. Klem ini disebut kutub sumber energi listrik. Salah satu kutub suatu sumber energi listrik mempunyai potensial positif (kekurangan elektron), ditandai dengan tanda tambah (+) dan disebut kutub positif. Kutub yang lain mempunyai potensial negatif (kelebihan elektron), ditandai dengan tanda minus (-) dan disebut kutub negatif.
Dari sumber energi listrik, energi listrik disalurkan melalui kabel ke konsumennya (lampu listrik, motor listrik, busur listrik, alat pemanas listrik, dll).
Definisi :Kumpulan sumber energi listrik, konsumennya, dan kabel penghubungnya disebut rangkaian listrik.
Rangkaian listrik paling sederhana ditunjukkan pada Gambar. 2.
Gambar 2. B - sumber energi listrik; SA - beralih; EL - konsumen energi listrik (lampu).
Agar arus listrik dapat melewati suatu rangkaian, maka harus ditutup. Arus mengalir terus menerus melalui suatu rangkaian listrik tertutup, karena terdapat beda potensial tertentu antara kutub-kutub sumber energi listrik. Beda potensial ini disebut tegangan sumber dan ditunjuk dengan surat itu kamu. Satuan pengukuran tegangan adalah volt. Seperti EMF, tegangan dapat diukur dalam kilovolt, milivolt, dan mikrovolt.
Untuk mengukur besarnya EMF dan tegangan, alat yang disebut voltmeter. Jika sebuah voltmeter dihubungkan langsung ke kutub-kutub suatu sumber energi listrik, maka pada rangkaian listrik terbuka akan terlihat EMF sumber energi listrik tersebut, dan bila ditutup, tegangan pada terminal-terminalnya: (Gbr. 3).
Gambar 3. Mengukur EMF dan tegangan sumber energi listrik:a - pengukuran EMF sumber energi listrik; b - mengukur tegangan pada terminal sumber energi listrik..
Perhatikan bahwa tegangan pada terminal sumber energi listrik selalu lebih kecil dari EMF-nya.
