Pretraga predavanja

EMF. Numerički, elektromotorna sila se mjeri radom izvora električna energija prilikom prijenosa jednog pozitivnog naboja kroz zatvoreni krug. Ako izvor energije, obavljajući rad A, osigurava prijenos naboja q kroz zatvoreni krug, tada će njegova elektromotorna sila (E) biti jednaka

SI jedinica za elektromotornu silu je volt (v). Izvor električne energije ima emf od 1 volta ako se pri kretanju kroz cijeli zatvoreni krug naelektrisanja od 1 kulona izvrši rad jednak 1 džulu. Fizička priroda elektromotornih sila u različitim izvorima je vrlo različita.

Samoindukcija - pojava EMF indukcije u zatvorenom provodnom krugu kada se promijeni struja koja teče kroz kolo. Kada se struja I u krugu proporcionalno promijeni, i magnetni fluks Kroz površinu ograničenu ovom konturom. Promjena ovog magnetnog fluksa, na osnovu zakona elektromagnetna indukcija, dovodi do pobude u ovom kolu induktivnog EMF E. Ova pojava se naziva samoindukcija.

Koncept je vezan za koncept međusobne indukcije, jer je njegov poseban slučaj.

Snaga. Snaga je rad obavljen u jedinici vremena Snaga je rad u jedinici vremena, tj. za prijenos naboja na el. krug ili u zatvorenom krugu troši energiju, koja je jednaka A = U * Q, budući da je količina električne energije jednaka umnošku trenutne jačine, onda Q = I * t, slijedi da je A \u003d U * I * t. P=A/t=U*Q/t=U*I=I*t*R=P=U*I(I)

1W=1000mV, 1kW=1000V, Pr=Pp+Po formula bilansa snage. Snaga pr-generatora (emf)

Pr=E*I, Pp=I*U korisna snaga, odnosno snaga koja se troši bez gubitka. Po=I^2*R-izgubljena snaga. Da bi kolo funkcionisalo, potrebno je održavati ravnotežu snaga u električnom kolu.

12. Ohmov zakon za presjek lanca.

Jačina struje u dijelu strujnog kruga direktno je proporcionalna naponu na krajevima ovog vodiča i obrnuto proporcionalna njegovom otporu: I \u003d U / R;

1)U=I*R, 2)R=U/R

13. Ohmov zakon za kompletan lanac.

Jačina struje u kolu je proporcionalna EMF-u koji djeluje u kolu i obrnuto proporcionalna zbiru otpora kola i unutrašnjeg otpora izvora.

EMF izvora napona (V), - struja u kolu (A), - otpor svih vanjskih elemenata kola (Ohm), - unutrašnji otpor izvora napona (Ohm) .1) E = I (R + r)? 2)R+r=E/I

14. Serija, paralelna veza otpornika, ekvivalentni otpor. Distribucija struja i napona.

Kada je nekoliko otpornika spojeno u seriju, kraj prvog otpornika se spaja na početak drugog, kraj drugog na početak trećeg itd. Kod takvog povezivanja, ista struja I prolazi kroz sve elemente serijskog kola.

Ue=U1+U2+U3. Stoga je napon U na priključcima izvora jednak zbiru napona na svakom od serijski spojenih otpornika.

Re=R1+R2+R3, Ie=I1=I2=I3, Ue=U1+U2+U3.

Kada se spoji u seriju, otpor kruga se povećava.

Paralelno povezivanje otpornika. Paralelna veza otpora je takva veza u kojoj su počeci otpora spojeni na jedan terminal izvora, a krajevi na drugi terminal.

Ukupni otpor paralelno spojenih otpornika određuje se formulom

Ukupni otpor paralelno spojenih otpornika uvijek je manji od najmanjeg otpora uključenog u ovu vezu.

kada su otpori povezani paralelno, naponi na njima su jednaki jedan drugom. Ue=U1=U2=U3 Struja I teče u kolo, a struje I1, I2, I3 izlaze iz njega. Budući da se pokretni električni naboji ne akumuliraju u tački, očito je da je ukupni naboj koji teče do tačke grananja jednak ukupnom naboju koji teče iz nje: tj. \u003d I1 + I2 + I3 Dakle, treće svojstvo paralelna veza može se formulisati na sledeći način: Veličina struje u nerazgranatom delu kola jednaka je zbiru struja u paralelnim granama. Za dva paralelna otpornika:

search-ru.ru

ODREĐIVANJE EMF I SNAGE IZVORA STRUJE - Megatutorial

CHIPS, filijala USUPS-a

Odjel UND

PROUČAVANJE ELEKTROSTATSKOG POLJA

studenti

Učitelju

Chelyabinsk

Svrha rada: odrediti položaj ekvipotencijalnih površina i linije sile elektrostatičko polje metodom simulacije, izračunajte jačinu polja.

Oprema: list metalne folije sa koordinatnom mrežom i elektrodama, napajanje VSP-33, multimetar, sonda.

FORMULA ZA IZRAČUN

Elektrostatičko polje je oblik materije koji se manifestira djelovanjem na električne naboje. Nastaje elektrostatičko polje:

Karakteristika jakosti polja je intenzitet. To je vektor definisan sa...

Energetska karakteristika elektrostatičkog polja je potencijal. Po definiciji je...

Postoji veza između dvije karakteristike polja, jačine i potencijala:

Radi jasnoće, elektrostatičko polje je grafički prikazano upotrebom sila i ekvipotencijalnih linija. Ovo su redovi...

Približno prema lokaciji ekvipotencijalnih linija, intenzitet se može izračunati po formuli:

ZAVRŠETAK RADOVA

Proračun napetosti E=……………………………..

Procjena greške u mjerenju intenziteta δE=

ODGOVORI NA KONTROLNA PITANJA

CHIPS, filijala USUPS-a

Odjel UND

ODREĐIVANJE EMF-a I SNAGE IZVORA STRUJE

studenti

Učitelju

Chelyabinsk

Svrha rada: Određivanje EMF izvora jednosmjerne struje metodom kompenzacije, određivanje korisne snage i efikasnosti u zavisnosti od otpora opterećenja.

Oprema: istražni izvor struje, stabilizovani izvor napona, otporna kutija, miliampermetar, galvanometar.

FORMULA ZA IZRAČUN

Izvori struje su uređaji u kojima se vrši konverzija razne vrste energija u ………

Karakteristika izvora struje je ………… Po definiciji je jednaka omjeru ………………..

Razmotrimo električno kolo iz izvora struje sa unutrašnjim otporom r, zatvoreno za opterećenje otporom R. Prema zakonu održanja energije, rad vanjskih sila pretvara se u ……… prema jednačini …………… ………… Odakle dobijamo Ohmov zakon za zatvoreno kolo u obliku:

U metodi kompenzacije za mjerenje EMF-a pomoću regulatora napajanja PSU-a, napon na kutiji otpora R je odabran tačno jednak ……………….. Tada će izvorni EMF biti jednak ………..

Korisna snaga izvora struje je toplinska snaga koja se oslobađa na opterećenju. Prema Joule-Lenzovom zakonu ……………………………

Zamjenom jačine struje prema Ohmovom zakonu, dobijamo formulu za korisnu snagu:

Rad izvora struje karakterizira koeficijent korisna akcija. Ovo je po definiciji……

Formula za efikasnost izvora struje je:

ZAVRŠETAK RADOVA

Primjer izračunavanja EMF E \u003d JR \u003d

Prosječna vrijednost EMF-a<Е> =

Procjena slučajne greške u mjerenju EMF izvora =

Rezultat mjerenja EMF E =………±……….V R = 90%.

Primjer proračuna: neto snaga: Rpol =J 2R =

puna snaga Rzatr =<Е>J= Efikasnost η

Snaga

ODGOVORI NA KONTROLNA PITANJA

CHIPS, filijala USUPS-a

Odjel UND

megaobuchalka.ru

Formula odnosa između EMF (elektromotorne sile) i napona.

U zadacima za struja kako je dato ili pronađeno, prisutni su napon i EMF (elektromotorna sila). Postoji prilično jednostavan odnos između ovih parametara. Hajde da uvedemo bilo koji lanac (slika 1).

Rice. 1. Odnos između EMF i napona

Neka je zadan izvor sa emf

Napon u vanjskom kolu. Unutrašnji otpor izvora je , a otpor vanjskog kola je . Ovaj sistem je pod naponom. Tada: (1) (2)

Logično je pretpostaviti da je broj elektrona generiranih iz izvora jednak broju elektrona koji su ušli u kolo, tada izjednačavamo (1) i (2):

Relacija (3) - odnos između EMF i napona u kompletnom DC kolu.

U idealnom kolu (unutrašnji otpor izvora je nula

), EMF je numerički jednak naponu.

Zaključak: gore navedeni omjeri pomažu u nizu zadataka u kojima su dati parametri izvora struje/napona, ali je potrebno pronaći struju ili napon na bilo kojem elementu kola (otpornik, zavojnica, lampa, itd.) , i obrnuto.

www.abitur.by

EMF i napon

Da bi električna struja dugo prolazila kroz kolo, potrebno je kontinuirano održavati razliku potencijala na polovima izvora napona. Slično, ako su dvije posude povezane cijevi sa različitim nivoima vode, tada će se voda kretati iz jedne posude u drugu sve dok se nivoi u posudama ne izjednače. Dodavanjem vode u jednu posudu i izvlačenjem iz druge moguće je osigurati da se kretanje vode kroz cijev između posuda nastavi neprekidno.

Kada izvor električne energije radi, elektroni sa anode prelaze na katodu.

Iz ovoga možemo zaključiti da unutar izvora električne energije djeluje sila, koja mora kontinuirano održavati struju u kolu, odnosno, drugim riječima, mora osigurati rad ovog izvora.

Razlog koji uspostavlja i održava potencijalnu razliku, izaziva struju u kolu, savladavajući njegov vanjski i unutarnji otpor, naziva se elektromotorna sila (skraćeno emf) i označava se slovom E.

Elektromotorna sila izvori električne energije nastaju pod uticajem uzroka specifičnih za svaki od njih.

U hemijskim izvorima električne energije (galvanske ćelije, baterije) e. d.s. se dobija kao rezultat hemijske reakcije, u generatorima e. d.s. nastaje zbog elektromagnetne indukcije, u termoelementima - zbog toplinske energije.

Razlika potencijala koja uzrokuje prolaz struje kroz otpor sekcije električno kolo, naziva se napon između krajeva ove sekcije. Elektromotorna sila i napon se mjere u voltima. Za mjerenje e. d.s. a napon su uređaji - voltmetri (slika 1).

Hiljade volta - milivolti - mjere se milivoltmetrima, hiljade volti - kilovolti - kilovoltmetrima.

Za mjerenje e. d.s. izvora električne energije, potrebno je voltmetar spojiti na stezaljke ovog izvora sa otvorenim vanjskim strujnim kolom (slika 2). Za mjerenje napona u bilo kojem dijelu električnog kola, voltmetar mora biti spojen na krajeve ovog odjeljka (slika 3).

Video 1. Šta je elektromotorna sila (emf)

Izvor: Kuznetsov M.I., "Osnove elektrotehnike" - 9. izdanje, revidirano - Moskva: postdiplomske škole, 1964 - 560s.

www.electromechanics.ru

Elektromotorna sila. | Udruženje učitelja Sankt Peterburga

Elektromotorna sila.
Uloga izvora struje: podijeliti naboje zbog obavljanja posla od strane vanjskih sila. Sve sile koje djeluju na naboj osim potencijalne sile elektrostatičkog porijekla (tj. Kulonove) nazivaju se vanjske sile. (objašnjene vanjske sile elektromagnetna interakcija između elektrona i jezgara)
EMF - energetska karakteristika izvora. Ovo je fizička veličina jednaka omjeru rada vanjskih sila pri kretanju električni naboj u zatvorenom kolu, na ovo punjenje: Mjeri se u voltima (V).
Druga karakteristika izvora je unutrašnji otpor izvora struje: r.
Ohmov zakon za kompletno kolo.
Energetske transformacije u kolu: - zakon očuvanja energije (A - rad vanjskih sila; Ekst. - rad struje na vanjskom dijelu kola sa otporom R; Aint. - rad struje na unutrašnjem otporu izvora r.)
Ohmov zakon: Struja u DC kolu je direktno proporcionalna EMF-u izvora struje i obrnuto proporcionalna impedansi električnog kola.
Posljedice:
1. Ako je R>>r, onda je ε=U. Izmjerite e voltmetrom visokog otpora s otvorenim vanjskim krugom.
2. Ako R<
3. Na unutrašnjem dijelu lanca: Aint=U1q, na vanjskom dijelu lanca: Aext=U2q. A=Aint+ Aext Tada je: εq=U1q+U2q. Dakle: ε= U1+U2 EMF izvora struje jednak je zbiru padova napona u vanjskom i unutrašnjem dijelu kola.
4. Ako R raste, onda se I smanjuje. - kada se struja u kolu smanji, napon se povećava!
5. Snaga: a) Puna .. b) Korisno. . c) izgubljeno. . d) efikasnost .
Povezivanje izvora struje.
1. Serijsko povezivanje izvora: ukupni EMF kola je jednak algebarskom zbiru EMF pojedinačnih izvora, ukupni unutrašnji otpor jednak je zbiru unutrašnjih otpora svih izvora struje. Ako su svi izvori isti i uključeni u istom smjeru, onda . Tada će s-r Ohm biti napisan u obliku:
2. Paralelno povezivanje izvora: jedan od izvora (sa najvećim EMF) radi kao izvor, ostali - kao potrošači (punjenje baterije se zasniva na ovom principu). Izračunavanje po Kirchhoffovim pravilima (vidi). Ako su svi izvori isti, onda će Ohmov zakon biti napisan u obliku:
Ohmov zakon za nehomogeni dio lanca.
- znaci "+" ili "-" biraju se ovisno o tome da li su struje koje stvara EMF izvor i električno polje usmjerene u jednom ili suprotnom smjeru.
1. Algebarski zbir struja u svakom čvoru (tački grananja) jednak je 0. - posljedica zakona održanja električnog naboja.
Posljedica Ohmovog zakona za nehomogenu dionicu kola.
Smjer struja se bira proizvoljno. Ako je nakon izračunavanja trenutna vrijednost negativna, onda je smjer suprotan. Zatvorena petlja se zaobilazi u jednom smjeru. Ako je smjer bajpasa isti kao i trenutni smjer, tada je IR>0. Ako tokom zaobilaženja dođu do "+" izvora, tada je njegov EMF negativan. Rezultirajući sistem jednačina treba da uključuje sve EMF i sve otpore. To. sistem treba da se sastoji od jedne jednačine za struje i k-1. jednačine za EMF (k je broj zatvorenih petlji).

www.eduspb.com

Što je emf - formula i primjena

U elektrotehnici, napajanja za električna kola karakteriše elektromotorna sila (EMF).

Šta je EMF

U vanjskom kolu električnog kola, električni naboji se kreću od plusa izvora u minus i stvaraju električnu struju. Da bi održao svoj kontinuitet u strujnom kolu, izvor mora imati silu koja može pomjeriti naboje sa nižeg na viši potencijal. Takva sila neelektričnog porijekla je EMF izvora. Na primjer, EMF galvanske ćelije.

Prema tome, EMF (E) se može izračunati kao:

• A je rad u džulima;
• q - punjenje u privjescima.

Vrijednost EMF-a u SI sistemu mjeri se u voltima (V).

Formule i proračuni

EMF je rad koji obavljaju vanjske sile da pomaknu jedinični naboj kroz električni krug.

Kolo zatvorenog električnog kola uključuje vanjski dio, karakteriziran otporom R, i unutrašnji dio sa otporom izvora Rin. Kontinuirana struja (In) u kolu će teći kao rezultat djelovanja EMF-a, koji savladava vanjski i unutarnji otpor kola.

Struja u kolu je određena formulom (Ohmov zakon):

U \u003d E / (R + Rin).

U ovom slučaju, napon na terminalima izvora (U12) će se razlikovati od EMF-a za količinu pada napona na unutrašnjem otporu izvora.

U12 = E - In*Rin.

Ako je krug otvoren i struja u njemu je 0, tada će EMF izvora biti jednak naponu U12.

Dizajneri napajanja pokušavaju da smanje unutrašnji otpor Rin, jer to može omogućiti da se više struje povuče iz izvora.

Gdje je to moguće

U tehnologiji se koriste različite vrste EMF-a:

• Hemijski. Koristi se u baterijama i akumulatorima.
• Termoelektrični. Javlja se kada se kontakti različitih metala zagreju. Koristi se u frižiderima, termoparovima.
• Indukcija. Nastaje kada se provodnik ukrsti magnetsko polje. Efekat se koristi u elektromotorima, generatorima, transformatorima.
• Fotonaponski. Koristi se za izradu fotoćelija.
• Piezoelektrični. Kada je materijal rastegnut ili sabijen. Koristi se za proizvodnju senzora, kvarcnih oscilatora.

Dakle, EMF je neophodan za održavanje konstantne struje i nalazi primjenu u raznim vrstama tehnologije.

elektro.guru

Elektromotorna sila - WiKi

Elektromotorna sila (EMS) je skalarna fizička veličina koja karakterizira rad vanjskih sila, odnosno bilo koje sile neelektričnog porijekla koje djeluju u kvazistacionarnim krugovima konstantnih ili naizmjenična struja. U zatvorenom provodnom kolu, EMF je jednak radu ovih sila pri kretanju jednog pozitivnog naboja duž cijelog kola.

Po analogiji sa stresom električno polje uvesti koncept intenziteta vanjske sile E→ex(\displaystyle (\vec (E))_(ex)), koji se podrazumijeva kao vektorska fizička veličina jednaka omjeru vanjske sile koja djeluje na ispitni električni naboj prema veličinu ovog naboja. Tada će u zatvorenom krugu L(\displaystyle L) EMF biti jednak:

E=∮L⁡E→ex⋅dl→,(\displaystyle (\mathcal (E))=\oint \limits _(L)(\vec (E))_(ex)\cdot (\vec (dl) ))

gdje je dl→(\displaystyle (\vec (dl))) je okvirni element.

EMF se, kao i napon, mjeri u voltima u Međunarodnom sistemu jedinica (SI). Možemo govoriti o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kola. Ovo je specifičan rad vanjskih sila ne u cijelom krugu, već samo u ovom dijelu. EMF galvanske ćelije je rad vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja unutar ćelije s jednog pola na drugi. Rad vanjskih sila ne može se izraziti kroz razliku potencijala, jer su vanjske sile nepotencijalne i njihov rad ovisi o obliku putanje. Tako je, na primjer, rad vanjskih sila pri pomicanju naboja između terminala izvora struje izvan samog izvora jednak nuli.

EMF i Ohmov zakon

Elektromotorna sila izvora povezana je sa električnom strujom koja teče u kolu prema odnosima Ohmovog zakona. Ohmov zakon za nehomogenu sekciju kola ima oblik:

φ1−φ2+E=IR,(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)+(\mathcal (E))=IR,)

gdje je φ1−φ2(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)) razlika između vrijednosti potencijala na početku i na kraju dijela kruga, I(\displaystyle I) je struja koja teče kroz sekciju, i R (\displaystyle R) - otpor sekcije.

Ako se tačke 1 i 2 poklapaju (krug je zatvoren), tada je φ1−φ2=0(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)=0) i prethodna formula postaje formula Ohmovog zakona za zatvoreni kolo:

E=IR,(\displaystyle (\mathcal (E))=IR,)

gdje je sada R(\displaystyle R) impedancija cijelog kola.

U opštem slučaju, impedancija kola je zbir otpora dela kola izvan izvora struje (Re(\displaystyle R_(e))) i unutrašnjeg otpora samog izvora struje (r(\displaystyle r)). Imajući ovo na umu, trebali biste:

E=IRe+Ir.(\displaystyle (\mathcal (E))=IR_(e)+Ir.)

Izvor struje EMF

Ako vanjske sile ne djeluju na dio kola (homogeni dio kola) i, prema tome, na njemu nema izvora struje, tada je, kako slijedi iz Ohmovog zakona za nehomogeni dio kola, istinito sljedeće:

φ1−φ2=IR.(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)=IR.)

Dakle, ako odaberemo anodu izvora kao tačku 1, a njegovu katodu kao tačku 2, tada za razliku potencijala anode φa(\displaystyle \varphi _(a)) i katode φk(\displaystyle \ varphi _(k)) može se napisati:

φa−φk=IRe,(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)=IR_(e),)

gdje je, kao i prije, Re(\displaystyle R_(e)) otpor vanjskog dijela kola.

Iz ove relacije i Ohmovog zakona za zatvoreno kolo napisano kao E=IRe+Ir(\displaystyle (\mathcal (E))=IR_(e)+Ir) lako je dobiti

φa−φkE=ReRe+r(\displaystyle (\frac (\varphi _(a)-\varphi _(k))(\mathcal (E)))=(\frac (R_(e))(R_(e )+r))) a zatim φa−φk=ReRe+rE.(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)=(\frac (R_(e))(R_(e)+r) )(\mathcal (E)).)

Iz dobijene relacije slijede dva zaključka:

1. U svim slučajevima kada struja teče kroz kolo, razlika potencijala između terminala izvora struje φa−φk(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)) je manja od EMF izvora.
2. U graničnom slučaju kada je Re(\displaystyle R_(e)) beskonačan (lanac je prekinut), E=φa−φk.(\displaystyle (\mathcal (E))=\varphi _(a)-\varphi _ (k).)

Dakle, EMF izvora struje jednak je razlici potencijala između njegovih terminala u stanju kada je izvor isključen iz kola.

EMF indukcija

Razlog za pojavu elektromotorne sile u zatvorenom kolu može biti promjena u fluksu magnetskog polja koji prodire u površinu ograničenu ovim krugom. Ova pojava se naziva elektromagnetna indukcija. Vrijednost EMF indukcije u krugu određena je izrazom

E=−dΦdt,(\displaystyle (\mathcal (E))=-(\frac (d\Phi)(dt)),)

gdje je Φ(\displaystyle \Phi) tok magnetskog polja kroz zatvorenu površinu ograničenu konturom. Znak "−" ispred izraza pokazuje da indukcijska struja stvorena indukcijskim EMF-om sprječava promjenu magnetskog fluksa u kolu (vidi Lenzovo pravilo). Zauzvrat, razlog za promjenu magnetskog toka može biti i promjena magnetskog polja i kretanje kruga u cjelini ili njegovih pojedinačnih dijelova.

Neelektrična priroda EMF-a

Unutar EMF izvora struja teče u smjeru suprotnom od normalnog. To je nemoguće bez dodatne sile neelektrične prirode koja savladava silu električnog odbijanja.

Kao što je prikazano na slici, električna struja, čiji je normalni smjer od "plus" do "minus", unutar EMF izvora (na primjer, unutar galvanske ćelije) teče u suprotnom smjeru. Smjer od "plus" do "minus" poklapa se sa smjerom električne sile koja djeluje na pozitivne naboje. Stoga, da bi struja tekla u suprotnom smjeru, potrebna je dodatna sila neelektrične prirode (centrifugalna sila, Lorentzova sila, sile kemijske prirode) koja bi savladala električnu silu.

vidi takođe

Bilješke

en-wiki.org

>>Fizika: Elektromotorna sila

Svaki izvor struje karakterizira elektromotorna sila ili, skraćeno, EMF. Dakle, na okrugloj bateriji za baterijsku lampu piše: 1,5 V. Šta to znači?
Spojite dvije metalne kuglice provodnikom, nošenje optužbi suprotnih znakova. Pod uticajem električnog polja ovih naelektrisanja u provodniku nastaje električna struja ( sl.15.7). Ali ova struja će biti vrlo kratkog veka. Naboji se brzo neutraliziraju, potencijali kuglica postaju isti, a električno polje nestaje.
Snage treće strane. Da bi struja bila konstantna, potrebno je održavati konstantan napon između kuglica. Za ovo je potreban uređaj izvor struje), koji bi pomicao naboje s jedne lopte na drugu u smjeru suprotnom od smjera sila koje djeluju na ta naboja iz električnog polja kuglica. U takvom uređaju za druge naknade osim električne sile, sile neelektrostatičkog porijekla moraju djelovati ( sl.15.8). Samo jedno električno polje naelektrisanih čestica ( Kulonovo polje) nije u stanju održati konstantnu struju u kolu.

Sve sile koje djeluju na električno nabijene čestice, s izuzetkom sila elektrostatičkog porijekla (tj. Kulonove), nazivaju se spoljne sile.
Zaključak o potrebi vanjskih sila za održavanje konstantne struje u strujnom kolu postat će još očigledniji ako se okrenemo zakonu održanja energije. Elektrostatičko polje je potencijalno. Rad ovog polja pri kretanju nabijenih čestica u njemu duž zatvorenog električnog kola jednak je nuli. Prolazak struje kroz vodiče je praćen oslobađanjem energije - provodnik se zagrijava. Prema tome, mora postojati neki izvor energije u kolu koji je opskrbljuje krugu. U njemu, pored Kulonovih snaga, nužno moraju djelovati i treće strane, nepotencijalne sile. Rad ovih sila duž zatvorene konture mora biti različit od nule. U procesu rada ovih sila nabijene čestice dobijaju energiju unutar izvora struje, a zatim je daju provodnicima električnog kola.
Sile treće strane pokreću nabijene čestice unutar svih izvora struje: u generatorima u elektranama, u galvanskim ćelijama, baterijama itd.
Kada je kolo zatvoreno, u svim provodnicima kola stvara se električno polje. Unutar izvora struje, naelektrisanja se kreću pod uticajem vanjske sile u odnosu na Kulonove sile(elektroni s pozitivno nabijene elektrode na negativnu), a u vanjskom kolu ih pokreće električno polje (vidi sl. sl.15.8).
Priroda stranih sila. Priroda vanjskih sila može biti različita. U generatorima u elektranama, vanjske sile su sile koje djeluju iz magnetnog polja na elektrone u provodniku koji se kreće.
U galvanskoj ćeliji, na primjer, Volta ćeliji, djeluju kemijske sile. Volta element se sastoji od cink i bakrenih elektroda smještenih u otopini sumporne kiseline. Hemijske sile uzrokuju otapanje cinka u kiselini. Pozitivno nabijeni ioni cinka prelaze u otopinu, a sama cinkova elektroda postaje negativno nabijena. (Bakar se vrlo malo otapa u sumpornoj kiselini.) Između cink i bakrene elektrode pojavljuje se razlika potencijala, koja određuje struju u zatvorenom električnom kolu.
Djelovanje vanjskih sila karakterizira bitno fizička količina pozvao elektromotorna sila(skraćeno EMF).
Elektromotorna sila izvora struje jednaka je omjeru rada vanjskih sila pri kretanju naboja duž zatvorenog kruga do vrijednosti ovog naboja:

Elektromotorna sila, kao i napon, izražava se u voltima.
Možemo govoriti i o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kola. Ovo je specifičan rad vanjskih sila (rad pomicanja jediničnog naboja) ne u cijelom krugu, već samo u ovoj oblasti. Elektromotorna sila galvanske ćelije je vrijednost numerički jednaka radu vanjskih sila pri pomicanju jediničnog pozitivnog naboja unutar elementa s jednog pola na drugi. Rad vanjskih sila ne može se izraziti kroz razliku potencijala, jer su vanjske sile nepotencijalne i njihov rad ovisi o obliku putanje naboja. Tako je, na primjer, rad vanjskih sila pri pomicanju naboja između terminala izvora struje izvan samog izvora jednak nuli.
Sada znate šta je EMF. Ako je na bateriji napisano 1,5 V, to znači da sile treće strane (u ovom slučaju kemijske) rade 1,5 J pri pomicanju punjenja od 1 C s jednog pola baterije na drugi. Jednosmjerna struja ne može postojati u zatvorenom kolu ako u njemu ne djeluju vanjske sile, odnosno nema EMF.

???
1. Zašto električno polje nabijenih čestica (Kulonovo polje) nije u stanju održati konstantnu električnu struju u kolu?
2. Koje snage se obično nazivaju trećim stranama?
3. Šta se naziva elektromotorna sila?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, fizika 10. razred

Online biblioteka sa udžbenicima i knjigama iz fizike, planovima časova iz svih predmeta, zadacima iz fizike za 10. razred

Sadržaj lekcije sažetak lekcije podrška okvir prezentacije lekcije akcelerativne metode interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice samoispitivanja, obuke, slučajevi, zadaci pitanja za raspravu o domaćim zadacima retorička pitanja od studenata Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike grafike, tabele, šeme humor, anegdote, vicevi, strip parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci čipovi za radoznale cheat sheets udžbenici osnovni i dodatni glosar pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku elementi inovacije u lekciji zamjenom zastarjelih znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu smjernice diskusioni programi Integrisane lekcije

Ako imate ispravke ili prijedloge za ovu lekciju,

EMF se podrazumijeva kao specifičan rad vanjskih sila za pomicanje jediničnog naboja u krugu električnog kola. Ovaj koncept u elektricitetu uključuje mnoge fizičke interpretacije koje se odnose na različita područja tehničkog znanja. U elektrotehnici je to specifičan rad vanjskih sila koji se pojavljuje u induktivnim namotima kada lebde u njima. varijabilno polje. U hemiji to znači razliku potencijala koja nastaje tokom elektrolize, kao i u reakcijama praćenim razdvajanjem električnih naboja. U fizici, to odgovara elektromotornoj sili generiranoj na krajevima električnog termoelementa, na primjer. Objasniti suštinu EMF-a jednostavnim rečima– moraćete da razmotrite svaku od opcija za njeno tumačenje.

Prije nego što pređemo na glavni dio članka, napominjemo da su EMF i napon po značenju vrlo slični koncepti, ali ipak donekle različiti. Ukratko, EMF je na izvoru napajanja bez opterećenja, a kada se na njega priključi opterećenje, to je već napon. Zato što je broj volti na IP-u pod opterećenjem gotovo uvijek nešto manji nego bez njega. To je zbog unutrašnjeg otpora izvora energije kao što su transformatori i galvanske ćelije.

Elektromagnetna indukcija (samoindukcija)

Počnimo s elektromagnetnom indukcijom. Ovaj fenomen opisuje zakon. fizičko značenje ovaj fenomen leži u sposobnosti elektromagnetno polje indukuju emf u obližnjem provodniku. U ovom slučaju, ili se polje mora promijeniti, na primjer, u veličini i smjeru vektora, ili se kretati u odnosu na provodnik, ili se provodnik mora kretati u odnosu na ovo polje. U ovom slučaju na krajevima vodiča nastaje razlika potencijala.

Postoji još jedan fenomen sličan po značenju - međusobna indukcija. Ona leži u činjenici da promjena smjera i jačine struje jedne zavojnice indukuje EMF na terminalima obližnje zavojnice, što se široko koristi u raznim oblastima tehnologije, uključujući električnu i elektroniku. On je u osnovi rada transformatora, gdje magnetni tok jednog namota indukuje struju i napon u drugom.

U elektrici, fizički efekat koji se naziva EMF koristi se u proizvodnji posebnih AC pretvarača koji daju željene vrijednosti efektivnih veličina (struja i napon). Zahvaljujući fenomenima indukcije i inženjera, bilo je moguće razviti mnoge električne uređaje: od konvencionalnog (prigušnica) do transformatora.

Koncept međusobne induktivnosti primjenjuje se samo na naizmjeničnu struju, tijekom čijeg se protoka mijenja magnetni tok u kolu ili vodiču.

Za električnu struju konstantne usmjerenosti karakteristične su i druge manifestacije ove sile, kao što je, na primjer, razlika potencijala na polovima galvanske ćelije, o kojoj ćemo govoriti u nastavku.

Elektromotori i generatori

Isti elektromagnetski efekat se uočava u dizajnu ili, čiji je glavni element induktivni zavojnici. O njegovom radu na prostom jeziku rečeno u mnogima nastavna sredstva vezano za predmet pod nazivom "Elektrotehnika". Da bi se razumjela suština tekućih procesa, dovoljno je podsjetiti da se indukcijski EMF inducira kada se provodnik kreće unutar drugog polja.

Prema gore pomenutom zakonu elektromagnetne indukcije, u namotu armature motora tokom rada indukuje se kontra EMF, koji se često naziva „povratnim EMF-om“, jer je kada motor radi, usmeren prema primenjenom naponu. Ovo također objašnjava nagli porast struje koju troši motor kada se poveća opterećenje ili se vratilo zaglavi, kao i početne struje. Za elektromotor su očigledni svi uvjeti za pojavu razlike potencijala - prisilna promjena magnetskog polja njegovih zavojnica dovodi do pojave momenta na osi rotora.

Nažalost, u ovom članku nećemo ulaziti u ovu temu - napišite u komentarima ako vas zanima, a mi ćemo vam reći o tome.

U drugom električnom uređaju - generatoru, sve je potpuno isto, ali procesi koji se u njemu odvijaju imaju suprotan smjer. Kroz namote rotora prolazi električna struja, oko njih nastaje magnetsko polje (može se koristiti trajni magneti). Kada se rotor rotira, polje, zauzvrat, inducira EMF u namotajima statora - iz kojeg se uklanja struja opterećenja.

Još malo teorije

Prilikom projektovanja ovakvih kola uzimaju se u obzir raspodela struja i pad napona na pojedinim elementima. Za izračunavanje raspodjele prvog parametra koristi se poznato iz fizike - zbir padova napona (uzimajući u obzir predznak) na svim granama zatvorenog kola jednak je algebarskom zbiru EMF-a grana ovog kola ), i da bi odredili svoje vrijednosti, koriste se za dio kola ili Ohmov zakon za kompletno kolo, formulu koja je data u nastavku:

I=E/(R+r),

gdjeE - EMF,R je otpor opterećenja,r je otpor napajanja.

Unutrašnji otpor napajanja je otpor namotaja generatora i transformatora, koji zavisi od poprečnog preseka žice kojom su namotani i njene dužine, kao i unutrašnji otpor galvanskih ćelija, koji zavisi od stanje anode, katode i elektrolita.

Prilikom izvođenja proračuna nužno se uzima u obzir unutarnji otpor izvora napajanja, koji se smatra paralelnom vezom na krug. U preciznijem pristupu, uzimajući u obzir velike vrijednosti radnih struja, uzima se u obzir otpor svakog spojnog vodiča.

EMF u svakodnevnom životu i mjerne jedinice

Drugi primjeri se nalaze u praktičnom životu svake obične osobe. Ova kategorija uključuje poznate stvari kao što su male baterije, kao i druge minijaturne baterije. U ovom slučaju, radni EMF se formira zbog hemijski procesi teče unutar izvora jednosmjernog napona.

Kada se pojavi na priključcima (polovima) akumulatora zbog interne promene– element je potpuno spreman za rad. Vremenom se vrijednost EMF-a donekle smanjuje, a unutrašnji otpor značajno raste.

Kao rezultat toga, ako mjerite napon na AA bateriji koja nije ni na šta spojena, vidite 1,5V (ili tako nešto) normalno za nju, ali kada je opterećenje povezano na bateriju, recimo da ste je ugradili u neki uređaj - ne radi.

Zašto? Jer ako pretpostavimo da je unutrašnji otpor voltmetra mnogo puta veći od unutrašnjeg otpora baterije, onda ste izmjerili njegov EMF. Kada je baterija počela da ispušta struju u opterećenju, njeni terminali nisu postali 1,5V, već, recimo, 1,2V - uređaj nema dovoljno napona ili struje za normalan rad. Upravo ovih 0,3V je palo na unutrašnji otpor galvanske ćelije. Ako je baterija vrlo stara i njene elektrode su uništene, onda možda uopće nema elektromotorne sile ili napona na terminalima baterije - tj. nula.

Ovaj primjer jasno pokazuje razliku između EMF-a i napona. Isto kaže i autor na kraju videa, koji možete pogledati u nastavku.

Više o tome kako nastaje EMF galvanske ćelije i kako se mjeri možete saznati u sljedećem videu:

Vrlo mala elektromotorna sila se također indukuje unutar antene prijemnika, koja se zatim pojačava posebnim kaskadama, a mi primamo naš televizijski, radio, pa čak i Wi-Fi signal.

Zaključak

Hajde da sumiramo i još jednom se ukratko prisjetimo šta je EMF i u kojim SI jedinicama se ta veličina izražava.

1. EMF karakterizira rad vanjskih sila (hemijskih ili fizičkih) neelektričnog porijekla u električnom kolu. Ova sila obavlja posao prenošenja električnih naboja na nju.
2. EMF se, kao i napon, mjeri u voltima.
3. Razlike između EMF-a i napona su u tome što se prvi mjeri bez opterećenja, a drugi sa opterećenjem, uzimajući u obzir i utiče na unutrašnji otpor izvora napajanja.

I na kraju, da biste konsolidirali obrađeni materijal, savjetujem vam da pogledate još jedan dobar video na ovu temu:

materijala

Elektromotorna sila (EMF)- u uređaju koji vrši prisilno odvajanje pozitivnih i negativnih naboja(generator), vrijednost numerički jednaka razlici potencijala između terminala generatora u odsustvu struje u njegovom krugu, mjerena u voltima.

Izvori elektromagnetne energije (generatori)- uređaji koji pretvaraju energiju bilo kojeg neelektričnog oblika u električnu energiju. Takvi izvori su npr.

generatori u elektranama (termoelektrane, vjetroelektrane, nuklearne, hidroelektrane) koji pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju;

galvanske ćelije (baterije) i akumulatori svih vrsta koji pretvaraju hemijsku energiju u električnu itd.

EMF je numerički jednak radu koji vrše vanjske sile kada pomiču jedinični pozitivan naboj unutar izvora ili samog izvora, provodeći jedinični pozitivan naboj kroz zatvoreni krug.

Elektromotorna sila EMF E je skalarna veličina koja karakterizira sposobnost vanjskog polja i induciranog električnog polja da induciraju električnu struju. EMF E je numerički jednak radu (energiji) W u džulima (J) utrošenom u ovo polje da premjestite jedinicu naboja (1 C) s jedne tačke polja na drugu.

Jedinica mjere za EMF je volt (V). Dakle, EMF je jednak 1 V ako se, kada se naboj od 1 C pomiče duž zatvorenog kruga, izvrši rad od 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Kretanje naelektrisanja po lokaciji je praćeno trošenjem energije.

veličina, brojčana jednaka radu, koji izvor stvara provođenjem jednog pozitivnog naboja kroz dati dio kola, naziva se napon U. Budući da se kolo sastoji od vanjskih i unutrašnjih dijelova, razlikuju koncepte napona u vanjskim Uin i unutrašnjim Uvt dijelovima.

Iz rečenog je očigledno da EMF izvora jednak je zbiru napona na vanjskom U i unutrašnjem U dijelu kola:

E \u003d Uvsh + Uvt.

Ova formula izražava zakon održanja energije za električno kolo.

Moguće je mjeriti napone u različitim dijelovima strujnog kola samo kada je kolo zatvoreno. EMF se mjeri između terminala izvora s otvorenim krugom.

Smjer EMF-a je smjer prinudnog kretanja pozitivnih naboja unutar generatora od minusa do plusa pod djelovanjem prirode koja nije električna.

Unutrašnji otpor generatora je otpor strukturnih elemenata unutar njega.

Idealan EMF izvor- generator, koji je jednak nuli, a napon na njegovim terminalima ne ovisi o opterećenju. Snaga idealnog EMF izvora je beskonačna.

Uslovna slika (električni krug) idealnog EMF generatora sa vrijednošću E prikazano na sl. 1, a.

Pravi EMF izvor, za razliku od idealnog, sadrži unutrašnji otpor Ri i njegov napon zavisi od opterećenja (slika 1., b), a snaga izvora je konačna. Električno kolo pravog EMF generatora je serijski spoj idealnog EMF generatora E i njegovog unutrašnjeg otpora Ri.

U praksi, kako bi se način rada stvarnog EMF generatora približio idealnom režimu rada, nastoje se unutarnji otpor stvarnog generatora Ri učiniti što manjim, a otpor opterećenja Rn mora biti povezan s vrijednošću najmanje 10 puta veći od unutrašnjeg otpora generatora , tj. uslov mora biti ispunjen: Rn >> Ri

Kako izlazni napon stvarnog EMF generatora ne bi ovisio o opterećenju, stabilizira se posebnim elektronska kola stabilizacija napona.

Budući da se unutrašnji otpor stvarnog EMF generatora ne može učiniti beskonačno malim, on je minimiziran i izveden kao standard za mogućnost konzistentnog povezivanja potrošača energije na njega. U radiotehnici, standardna izlazna impedansa EMF generatora je 50 oma (industrijski standard) i 75 oma (standard za domaćinstvo).

Na primjer, svi televizijski prijemnici imaju ulaznu impedanciju od 75 oma i povezani su na antene koaksijalnim kablom upravo takve valne impedanse.

Da bi se približili idealnim EMF generatorima, izvori napona napajanja koji se koriste u svoj industrijskoj i kućnoj radio-elektronskoj opremi izvode se pomoću posebnih elektronskih kola za stabilizaciju izlaznog napona koji vam omogućavaju održavanje gotovo konstantnog izlaznog napona izvora napajanja u datom rasponu potrošenih struja. iz EMF izvora (ponekad se naziva i izvor napona).

Na električnim kolima, EMF izvori su prikazani na sljedeći način: E - izvor konstantnog EMF-a, e (t) - izvor harmonijskog (promjenjivog) EMF-a u obliku funkcije vremena.

Elektromotorna sila E baterije identičnih ćelija povezanih u seriju jednaka je elektromotornoj sili jedne ćelije E pomnoženoj sa brojem ćelija n baterije: E = nE.

Na krajevima vodiča, a time i struje, potrebno je imati vanjske sile neelektrične prirode, uz pomoć kojih dolazi do razdvajanja električnih naboja.

Snage treće strane nazivaju se sve sile koje djeluju na električno nabijene čestice u kolu, osim elektrostatičkih (tj. Kulonova).

Sile treće strane pokreću nabijene čestice unutar svih izvora struje: u generatorima, u elektranama, u galvanskim ćelijama, baterijama itd.

Kada je kolo zatvoreno, u svim provodnicima kola stvara se električno polje. Unutar izvora struje, naboji se kreću pod djelovanjem vanjskih sila protiv Coulombovih sila (elektroni se kreću s pozitivno nabijene elektrode na negativnu), a u ostatku kola ih pokreće električno polje (vidi sliku iznad ).

U izvorima struje, u toku rada na razdvajanju nabijenih čestica, dolazi do transformacije različite vrste energije u električnu energiju. Prema vrsti pretvorene energije razlikuju se sljedeće vrste elektromotorne sile:

- elektrostatički- u elektroforskoj mašini, u kojoj se odvija transformacija mehanička energija prilikom trljanja u električnu;

- termoelektrični- u termoelementu se unutrašnja energija zagrijanog spoja dvije žice izrađene od različitih metala pretvara u električnu energiju;

- fotonaponski— u fotoćeliji. Ovdje se svjetlosna energija pretvara u električnu energiju: kada su neke tvari osvijetljene, na primjer, selen, bakrov oksid (I), silicijum, uočava se gubitak negativnog električnog naboja;

- hemijski- u galvanskim ćelijama, baterijama i drugim izvorima u kojima se hemijska energija pretvara u električnu.

Elektromotorna sila (EMF)- karakteristika izvora struje. Koncept EMF-a uveo je G. Ohm 1827. za jednosmjerna kola. Kirchhoff je 1857. definisao EMF kao rad vanjskih sila tokom prijenosa jediničnog električnog naboja duž zatvorenog kola:

ɛ \u003d A st / q,

gdje ɛ - EMF trenutnog izvora, A st- rad spoljnih sila, q je iznos prenesene naknade.

Elektromotorna sila se izražava u voltima.

Možemo govoriti o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kola. Ovo je specifičan rad vanjskih sila (rad pomicanja jediničnog naboja) ne u cijelom krugu, već samo u ovoj oblasti.

Unutrašnji otpor izvora struje.

Neka postoji jednostavan zatvoreni krug koji se sastoji od izvora struje (na primjer, galvanske ćelije, baterije ili generatora) i otpornika s otporom R. Struja u zatvorenom kolu se nigdje ne prekida, stoga postoji i unutar izvora struje. Bilo koji izvor predstavlja otpor struji. To se zove unutrašnji otpor izvora struje i označen je slovom r.

U generatoru r- ovo je otpor namotaja, u galvanskoj ćeliji - otpor otopine elektrolita i elektroda.

Dakle, izvor struje karakteriziraju vrijednosti EMF-a i unutrašnjeg otpora, koji određuju njegovu kvalitetu. Na primjer, elektrostatičke mašine imaju vrlo visok EMF (do desetina hiljada volti), ali u isto vrijeme njihov unutrašnji otpor je ogroman (do stotine Mohma). Stoga su neprikladni za prijem velikih struja. U galvanskim ćelijama, EMF je samo približno 1 V, ali je i unutrašnji otpor mali (otprilike 1 ohm ili manje). To im omogućava da primaju struje mjerene u amperima.