Căutare cursuri

EMF. Numeric, forța electromotoare este măsurată prin munca efectuată de sursă energie electrica la transferul unei singure sarcini pozitive printr-un circuit închis. Dacă sursa de energie, făcând munca A, asigură transferul sarcinii q în circuitul închis, atunci forța sa electromotoare (E) va fi egală cu

Unitatea SI pentru forța electromotoare este voltul (v). O sursă de energie electrică are o fem de 1 volt dacă, când se deplasează prin întregul circuit închis al unei sarcini de 1 coulomb, se lucrează egal cu 1 joule. Natura fizică a forțelor electromotoare din diferite surse este foarte diferită.

Auto-inducție - apariția unui EMF de inducție într-un circuit conductor închis atunci când curentul care circulă prin circuit se modifică. Când curentul I din circuit se modifică proporțional și flux magnetic Prin suprafata delimitata de acest contur. Modificarea acestui flux magnetic, în virtutea legii inductie electromagnetica, duce la excitarea în acest circuit a EMF inductiv E. Acest fenomen se numește autoinducție.

Conceptul este legat de conceptul de inducție reciprocă, fiind cazul său particular.

Putere. Puterea este munca efectuată pe unitatea de timp Puterea este munca efectuată pe unitatea de timp, adică pentru a transfera sarcina către el. circuitul sau într-un circuit închis consumă energie, care este egală cu A \u003d U * Q, deoarece cantitatea de electricitate este egală cu produsul puterii curentului, apoi Q \u003d I * t, rezultă că A \u003d U * I * t. P=A/t=U*Q/t=U*I=I*t*R=P=U*I(I)

Formula de echilibrare a puterii 1W=1000mV, 1kW=1000V, Pr=Pp+Po. Puterea generatorului Pr (emf)

Pr=E*I, Pp=I*U putere utilă, adică putere care este consumată fără pierderi. Po=I^2*R-putere pierdută. Pentru ca circuitul să funcționeze, este necesar să se mențină un echilibru de putere în circuitul electric.

12. Legea lui Ohm pentru o secțiune de lanț.

Puterea curentului în secțiunea circuitului este direct proporțională cu tensiunea de la capetele acestui conductor și invers proporțională cu rezistența acestuia: I \u003d U / R;

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

13. Legea lui Ohm pentru lanț complet.

Puterea curentului din circuit este proporțională cu EMF care acționează în circuit și invers proporțională cu suma rezistențelor circuitului și rezistența internă a sursei.

EMF a sursei de tensiune (V), - curent în circuit (A), - rezistența tuturor elementelor externe ale circuitului (Ohm), - rezistența internă a sursei de tensiune (Ohm) .1) E \u003d I (R + r)? 2)R+r=E/I

14. Serie, conexiune paralelă a rezistențelor, rezistență echivalentă. Distribuția curenților și tensiunii.

Când mai multe rezistențe sunt conectate în serie, capătul primului rezistor este conectat la începutul celui de-al doilea, sfârșitul celui de-al doilea la începutul celui de-al treilea etc. Cu o astfel de conexiune, același curent I trece prin toate elementele. a circuitului serie.

Ue=U1+U2+U3. Prin urmare, tensiunea U la bornele sursei este egală cu suma tensiunilor la fiecare dintre rezistențele conectate în serie.

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

Când este conectat în serie, rezistența circuitului crește.

Conectarea în paralel a rezistențelor. O conexiune paralelă a rezistențelor este o astfel de conexiune în care începuturile rezistențelor sunt conectate la un terminal al sursei, iar capetele la celălalt terminal.

Rezistența totală a rezistențelor conectate în paralel este determinată de formula

Rezistența totală a rezistențelor conectate în paralel este întotdeauna mai mică decât cea mai mică rezistență inclusă în această conexiune.

când rezistențele sunt conectate în paralel, tensiunile pe ele sunt egale între ele. Ue=U1=U2=U3 Curentul I curge în circuit, iar curenții I1, I2, I3 ies din acesta. Deoarece sarcinile electrice în mișcare nu se acumulează într-un punct, este evident că sarcina totală care curge către punctul de ramificare este egală cu sarcina totală care curge din acesta: Ie \u003d I1 + I2 + I3 Prin urmare, a treia proprietate conexiune paralelă poate fi formulat astfel: Mărimea curentului în partea neramificată a circuitului este egală cu suma curenților din ramurile paralele. Pentru două rezistențe paralele:

search-ru.ru

DETERMINAREA EMF SI PUTEREA SURSEI DE CURENT - Megatutorial

CHIPS, filiala USUPS

Departamentul UND

STUDIUL CÂMPULUI ELECTROSTATIC

elevi

Profesor

Celiabinsk

Scopul lucrării: determinarea poziţiei suprafeţelor echipotenţiale şi linii de forță câmp electrostatic metoda de simulare, calculați intensitatea câmpului.

Echipament: o folie de metal cu o grilă de coordonate și electrozi, o sursă de alimentare VSP-33, un multimetru, o sondă.

FORMULA DE CALCUL

Un câmp electrostatic este o formă de materie care se manifestă prin acțiunea asupra sarcinilor electrice. Se creează un câmp electrostatic:

Caracteristica puterii câmpul este tensiune. Este un vector definit de...

Energia caracteristică câmpului electrostatic este potențialul. Prin definiție este...

Există o legătură între cele două caracteristici ale câmpului, puterea și potențialul:

Pentru claritate, câmpul electrostatic este reprezentat grafic folosind linii de forță și echipotențiale. Acestea sunt liniile...

Aproximativ în funcție de locația liniilor echipotențiale, intensitatea poate fi calculată prin formula:

FINALIZAREA LUCRĂRII

Calculul tensiunii E=…………………………..

Evaluarea erorii de măsurare a intensității δЕ=

RĂSPUNSURI LA ÎNTREBĂRI DE CONTROL

CHIPS, filiala USUPS

Departamentul UND

DETERMINAREA EMF ȘI PUTEREA SURSEI DE CURENT

elevi

Profesor

Celiabinsk

Scopul lucrării: determinarea EMF a unei surse de curent continuu prin metoda de compensare, determinarea puterii și randamentului util în funcție de rezistența de sarcină.

Echipamente: sursă de curent în cercetare, sursă de tensiune stabilizată, casetă de rezistență, miliampermetru, galvanometru.

FORMULA DE CALCUL

Sursele curente sunt dispozitive în care are loc conversia diferite feluri energie în………

Caracteristica sursei de curent este ………… Prin definiție, este egală cu raportul ………………..

Se consideră un circuit electric dintr-o sursă de curent cu rezistența internă r, închis la o sarcină prin rezistența R. Conform legii conservării energiei, munca forțelor externe se transformă în ……… conform ecuației ……………… ………… De unde obținem legea lui Ohm pentru un circuit închis sub forma:

În metoda de compensare pentru măsurarea EMF folosind regulatorul de alimentare al PSU, tensiunea de pe caseta de rezistență R este selectată exact egală cu ……….. Atunci sursa EMF va fi egală cu ………..

Puterea utilă a sursei de curent este puterea termică eliberată pe sarcină. Conform legii Joule-Lenz ……………………………

Înlocuind puterea curentului conform legii lui Ohm, obținem formula pentru puterea utilă:

Funcționarea sursei de curent este caracterizată de coeficient acțiune utilă. Aceasta este, prin definiție……

Formula pentru eficiența sursei de curent este:

FINALIZAREA LUCRĂRII

Un exemplu de calcul al EMF E \u003d JR \u003d

Valoarea EMF medie<Е> =

Evaluarea erorii aleatorii în măsurarea EMF a sursei =

Rezultatul măsurării EMF E =………±……….В Р = 90%.

Exemplu de calcul: putere netă: Рpol =J 2R =

putere deplină Рzatr =<Е>J= Eficiență η

Putere

RĂSPUNSURI LA ÎNTREBĂRI DE CONTROL

CHIPS, filiala USUPS

Departamentul UND

megaobuchalka.ru

Formula relației dintre EMF (forța electromotoare) și tensiune.

În sarcini pentru electricitate așa cum este dat sau găsit, tensiunea și EMF (forța electromotoare) sunt prezente. Există o relație destul de simplă între acești parametri. Să introducem orice lanț (Fig. 1).

Orez. 1. Relația dintre EMF și tensiune

Să fie dată o sursă cu emf

Tensiune în circuitul extern. Rezistența internă a sursei este , iar rezistența circuitului extern este . Acest sistem este alimentat. Apoi: (1) (2)

Este logic să presupunem că numărul de electroni generați de sursă este egal cu numărul de electroni care au intrat în circuit, atunci echivalăm (1) și (2):

Relația (3) - relația dintre EMF și tensiune într-un circuit complet de curent continuu.

Într-un circuit ideal (rezistența internă a sursei este zero

), EMF este numeric egal cu tensiunea.

Concluzie: rapoartele de mai sus ajută la o serie de sarcini în care sunt dați parametrii sursei de curent / tensiune, dar este necesar să găsiți curentul sau tensiunea pe orice element al circuitului (rezistor, bobină, lampă etc.) , si invers.

www.abitur.by

EMF și tensiune

Pentru ca curentul electric să treacă prin circuit pentru o perioadă lungă de timp, este necesar să se mențină în mod continuu o diferență de potențial la polii sursei de tensiune. În mod similar, dacă două vase sunt conectate printr-un tub cu diferite niveluri apa, atunci apa se va deplasa dintr-un vas in altul pana cand nivelurile din vase sunt egale. Prin adăugarea de apă într-un vas și retragerea acesteia dintr-un altul, este posibil să se asigure că mișcarea apei prin tubul dintre vase va continua neîntreruptă.

Când sursa de energie electrică funcționează, electronii de la anod trec la catod.

Din aceasta putem concluziona că în interiorul sursei de energie electrică acționează o forță, care trebuie să mențină continuu curentul în circuit, adică, cu alte cuvinte, trebuie să asigure funcționarea acestei surse.

Motivul care stabilește și menține o diferență de potențial, provoacă un curent în circuit, depășind rezistența sa externă și internă, se numește forță electromotoare (abreviat emf) și este notat cu litera E.

Forța electromotoare a surselor de energie electrică ia naștere sub influența unor cauze specifice fiecăreia dintre ele.

În sursele chimice de energie electrică (pile galvanice, baterii) e. d.s. se obtine ca urmare reacții chimice, în generatoare e. d.s. apare din cauza inducției electromagnetice, în termoelemente - datorită energiei termice.

Diferența de potențial care provoacă trecerea curentului prin rezistența secțiunii circuit electric, se numește tensiunea dintre capetele acestei secțiuni. Forța și tensiunea electromotoare sunt măsurate în volți. Pentru a măsura e. d.s. iar tensiunea sunt dispozitive - voltmetre (Figura 1).

Mii de volți - milivolti - sunt măsurate cu milivoltmetre, mii de volți - kilovolti - cu kilovoltmetre.

Pentru a măsura e. d.s. sursă de energie electrică, este necesar să conectați voltmetrul la bornele acestei surse cu circuitul extern deschis (Figura 2). Pentru a măsura tensiunea în orice secțiune a circuitului electric, voltmetrul trebuie conectat la capetele acestei secțiuni (Figura 3).

Video 1. Ce este forța electromotoare (emf)

Sursa: Kuznetsov M.I., „Fundamentals of Electrical Engineering” - ediția a 9-a, revizuită - Moscova: facultate, 1964 - anii 560.

www.electromechanics.ru

Forta electromotoare. | Asociația profesorilor din Sankt Petersburg

Forta electromotoare.
Rolul sursei de curent: de a împărți sarcinile datorate efectuării muncii de către forțe externe. Orice forță care acționează asupra unei alte sarcini decât forțe potențiale de origine electrostatică (adică Coulomb) se numesc forțe externe. (Forțele exterioare au explicat interacțiune electromagneticăîntre electroni și nuclei)
EMF - energie caracteristică sursei. Aceasta este o mărime fizică egală cu raportul dintre munca efectuată de forțele externe în mișcare incarcare electricaîntr-un circuit închis, la această sarcină: Se măsoară în volți (V).
O altă caracteristică a sursei este rezistența internă a sursei de curent: r.
Legea lui Ohm pentru un circuit complet.
Transformări de energie în circuit: - legea conservării energiei (A - lucrul forțelor externe; Ext. - lucrul curentului pe secțiunea exterioară a circuitului cu rezistența R; Aint. - lucrul curentului asupra rezistenței interne a sursei r.)
Legea lui Ohm: curentul dintr-un circuit DC este direct proporțional cu EMF al sursei de curent și invers proporțional cu impedanța circuitului electric.
Consecințe:
1. Dacă R>>r, atunci ε=U. Măsurați e cu un voltmetru de înaltă rezistență cu circuitul extern deschis.
2. Dacă R<
3. Pe secțiunea interioară a lanțului: Aint=U1q, pe secțiunea exterioară a lanțului: Aext=U2q. A=Aint+ Aext Atunci: εq=U1q+U2q. Prin urmare: ε= U1+U2 EMF al sursei de curent este egală cu suma căderilor de tensiune din secțiunile externe și interne ale circuitului.
4. Dacă R crește, atunci I scade. - cand curentul din circuit scade, tensiunea creste!
5. Putere: a) Complet .. b) Util. . c) pierdut. . d) eficienta .
Conectarea surselor de curent.
1. Conectarea în serie a surselor: EMF total al circuitului este egal cu suma algebrică a EMF a surselor individuale, rezistența internă totală este egală cu suma rezistențelor interne ale tuturor surselor de curent. Dacă toate sursele sunt aceleași și incluse în aceeași direcție, atunci . Atunci s-r Ohm va fi scris sub forma:
2. Conectarea paralelă a surselor: una dintre surse (cu cel mai mare EMF) funcționează ca sursă, restul - ca consumatori (încărcarea bateriei se bazează pe acest principiu). Calcul după regulile lui Kirchhoff (vezi). Dacă toate sursele sunt aceleași, atunci legea lui Ohm va fi scrisă sub forma:
Legea lui Ohm pentru o secțiune neomogenă a unui lanț.
- semnele „+” sau „-” sunt selectate în funcție de dacă curenții creați de sursa EMF și câmpul electric sunt direcționați într-un sens sau invers.
1. Suma algebrică a curenților din fiecare nod (punct de ramificare) este egală cu 0. - o consecință a legii conservării sarcinii electrice.
Consecința legii lui Ohm pentru o secțiune neomogenă a lanțului.
Direcția curenților este aleasă în mod arbitrar. Dacă după calcule valoarea curentă este negativă, atunci direcția este opusă. O buclă închisă este ocolită într-o direcție. Dacă direcția de ocolire este aceeași cu direcția curentă, atunci IR>0. Dacă în timpul bypass-ului ajung la „+” sursei, atunci EMF-ul acesteia este negativ. Sistemul de ecuații rezultat ar trebui să includă toate CEM și toate rezistențele. Acea. sistemul ar trebui să fie format dintr-o ecuație pentru curenți și ecuația k-1 pentru EMF (k este numărul de bucle închise).

www.eduspb.com

Ce este emf - formula și aplicare

În inginerie electrică, sursele de alimentare pentru circuitele electrice sunt caracterizate de forța electromotoare (EMF).

Ce este EMF

În circuitul extern al circuitului electric, sarcinile electrice se deplasează de la plusul sursei la minus și creează un curent electric. Pentru a-și menține continuitatea în circuit, sursa trebuie să aibă o forță care ar putea muta sarcinile de la un potențial mai mic la unul mai mare. O astfel de forță de origine neelectrică este EMF-ul sursei. De exemplu, EMF-ul unei celule galvanice.

În conformitate cu aceasta, EMF (E) poate fi calculată ca:

• A este lucru în jouli;
• q - încărcare în pandantive.

Valoarea EMF în sistemul SI este măsurată în volți (V).

Formule și calcule

EMF este munca efectuată de forțele externe pentru a muta o sarcină unitară printr-un circuit electric.

Circuitul unui circuit electric închis include o parte exterioară, caracterizată prin rezistența R, și o parte internă cu rezistența sursă Rin. Curentul continuu (In) în circuit va curge ca urmare a acțiunii EMF, care depășește atât rezistența externă, cât și cea internă a circuitului.

Curentul din circuit este determinat de formula (legea lui Ohm):

În \u003d E / (R + Rin).

În acest caz, tensiunea la bornele sursei (U12) va diferi de EMF prin cantitatea de cădere de tensiune pe rezistența internă a sursei.

U12 = E - In*Rin.

Dacă circuitul este deschis și curentul din acesta este 0, atunci EMF-ul sursei va fi egal cu tensiunea U12.

Proiectanții de surse de alimentare încearcă să reducă rezistența internă Rin, deoarece acest lucru poate permite extragerea mai multor curent de la sursă.

Acolo unde este cazul

În tehnologie, sunt utilizate diferite tipuri de EMF:

• Chimic. Folosit la baterii și acumulatori.
• Termoelectric. Apare atunci când contactele metalelor diferite sunt încălzite. Folosit în frigidere, termocupluri.
• Inducţie. Se formează atunci când un conductor trece camp magnetic. Efectul este utilizat la motoare electrice, generatoare, transformatoare.
• Fotovoltaic. Este folosit pentru a crea fotocelule.
• Piezoelectric. Când materialul este întins sau comprimat. Folosit pentru fabricarea de senzori, oscilatoare cu cuarț.

Astfel, EMF este necesar pentru a menține un curent constant și își găsește aplicații în diverse tipuri de tehnologie.

elektro.guru

Forța electromotoare - WiKi

Forța electromotoare (EMF) este o mărime fizică scalară care caracterizează munca forțelor externe, adică orice forță de origine neelectrică care acționează în circuite cvasi-staționare de constantă sau curent alternativ. Într-un circuit conductor închis, EMF este egal cu munca acestor forțe în deplasarea unei singure sarcini pozitive de-a lungul întregului circuit.

Prin analogie cu intensitatea câmpului electric, se introduce conceptul de forță externă E→ex(\displaystyle (\vec (E))_(ex)), care este înțeles ca o mărime fizică vectorială egală cu raportul dintre forța externă. forță care acționează asupra sarcinii electrice de încercare la valoarea acestei sarcini. Apoi, în circuitul închis L(\displaystyle L) EMF va fi egal cu:

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

unde dl→(\displaystyle (\vec (dl))) este elementul de contur.

EMF, ca și tensiunea, este măsurată în volți în Sistemul internațional de unități (SI). Putem vorbi despre forța electromotoare în orice parte a circuitului. Aceasta este munca specifică a forțelor externe nu în întregul circuit, ci numai în această secțiune. EMF-ul unei celule galvanice este munca forțelor externe atunci când se deplasează o singură sarcină pozitivă în interiorul celulei de la un pol la altul. Lucrarea forțelor externe nu poate fi exprimată în termeni de diferență de potențial, deoarece forțele externe sunt nepotențiale și munca lor depinde de forma traiectoriei. Deci, de exemplu, munca forțelor externe atunci când se deplasează o sarcină între bornele unei surse de curent în afara sursei în sine este egală cu zero.

EMF și legea lui Ohm

Forța electromotoare a sursei este legată de curentul electric care curge în circuit prin relațiile legii lui Ohm. Legea lui Ohm pentru o secțiune neomogenă a circuitului are forma:

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

unde φ1−φ2(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)) este diferența dintre valorile potențiale de la începutul și la sfârșitul secțiunii circuitului, I(\displaystyle I) este curent care curge prin secțiune și R (\displaystyle R) - rezistența secțiunii.

Dacă punctele 1 și 2 coincid (circuitul este închis), atunci φ1−φ2=0(\displaystyle \varphi _(1)-\varphi _(2)=0) și formula anterioară devine formula legii lui Ohm pentru un circuit:

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

unde acum R(\displaystyle R) este impedanța întregului circuit.

În cazul general, impedanța circuitului este suma rezistenței secțiunii circuitului externă sursei de curent (Re(\displaystyle R_(e))) și a rezistenței interne a sursei de curent în sine (r(\displaystyle). r)). Având în vedere acest lucru, ar trebui să:

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

Sursa de curent EMF

Dacă forțele externe nu acționează asupra secțiunii circuitului (secțiunea omogenă a circuitului) și, prin urmare, nu există nicio sursă de curent pe aceasta, atunci, după cum rezultă din legea lui Ohm pentru o secțiune neomogenă a circuitului, este adevărat:

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

Prin urmare, dacă alegem anodul sursei ca punct 1 și catodul acestuia ca punct 2, atunci pentru diferența dintre potențialele anodului φa(\displaystyle \varphi _(a)) și catodul φk(\displaystyle \ varphi _(k)) poate fi scris:

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

unde, ca și înainte, Re(\displaystyle R_(e)) este rezistența secțiunii exterioare a circuitului.

Din această relație și legea lui Ohm pentru un circuit închis scris ca E=IRe+Ir(\displaystyle (\mathcal (E))=IR_(e)+Ir) este ușor de obținut

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

Din relația obținută rezultă două concluzii:

1. În toate cazurile când curentul trece prin circuit, diferența de potențial dintre bornele sursei de curent φa−φk(\displaystyle \varphi _(a)-\varphi _(k)) este mai mică decât EMF-ul sursei.
2. În cazul limită când Re(\displaystyle R_(e)) este infinit (lanțul este rupt), E=φa−φk.(\displaystyle (\mathcal (E))=\varphi _(a)-\varphi _ (k).)

Astfel, EMF al sursei de curent este egală cu diferența de potențial dintre bornele sale în starea când sursa este deconectată de la circuit.

inducția EMF

Motivul apariției unei forțe electromotoare într-un circuit închis poate fi o modificare a fluxului câmpului magnetic care pătrunde în suprafața delimitată de acest circuit. Acest fenomen se numește inducție electromagnetică. Valoarea inducției EMF în circuit este determinată de expresie

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

unde Φ(\displaystyle \Phi ) este fluxul câmpului magnetic prin suprafața închisă delimitată de contur. Semnul „−” din fața expresiei arată că curentul de inducție creat de EMF de inducție previne o modificare a fluxului magnetic în circuit (vezi regula lui Lenz). La rândul său, motivul schimbării fluxului magnetic poate fi atât o modificare a câmpului magnetic, cât și mișcarea circuitului în ansamblu sau a părților sale individuale.

Natura neelectrică a EMF

În interiorul sursei EMF, curentul circulă în direcția opusă celei normale. Acest lucru este imposibil fără o forță suplimentară de natură neelectrică care depășește forța de repulsie electrică.

După cum se arată în figură, un curent electric, a cărui direcție normală este de la „plus” la „minus”, în interiorul unei surse EMF (de exemplu, în interiorul unei celule galvanice) curge în direcția opusă. Direcția de la „plus” la „minus” coincide cu direcția forței electrice care acționează asupra sarcinilor pozitive. Prin urmare, pentru a face curentul să curgă în sens opus, este necesară o forță suplimentară de natură neelectrică (forță centrifugă, forță Lorentz, forțe de natură chimică) pentru a depăși forța electrică.

Vezi si

Note

en-wiki.org

>>Fizica: Forta electromotoare

Orice sursă de curent este caracterizată de forță electromotoare sau, pe scurt, EMF. Deci, pe o baterie rotundă pentru o lanternă scrie: 1,5 V. Ce înseamnă asta?
Conectați două bile metalice cu un conductor, purtarea de taxe semne opuse. Sub influența câmpului electric al acestor sarcini, în conductor apare un curent electric ( fig.15.7). Dar acest curent va fi de foarte scurtă durată. Sarcinile se neutralizează rapid unele pe altele, potențialele bilelor devin aceleași, iar câmpul electric dispare.
Forțe terțe. Pentru ca curentul să fie constant, este necesar să se mențină o tensiune constantă între bile. Acest lucru necesită un dispozitiv sursa actuala), care ar muta sarcinile de la o bilă la alta în direcția opusă direcției forțelor care acționează asupra acestor sarcini din câmpul electric al bilelor. Într-un astfel de dispozitiv pentru alte taxe decât forte electrice, trebuie să acționeze forțele de origine neelectrostatică ( fig.15.8). Un singur câmp electric de particule încărcate ( Câmpul Coulomb) nu este capabil să mențină un curent constant în circuit.

Orice forță care acționează asupra particulelor încărcate electric, cu excepția forțelor de origine electrostatică (adică, Coulomb), se numesc forțe exterioare.
Concluzia despre necesitatea forțelor externe pentru a menține un curent constant în circuit va deveni și mai evidentă dacă ne întoarcem la legea conservării energiei. Câmpul electrostatic este potențial. Lucrul acestui câmp atunci când se deplasează particulele încărcate în el de-a lungul unui circuit electric închis este zero. Trecerea curentului prin conductori este însoțită de eliberarea de energie - conductorul se încălzește. Prin urmare, trebuie să existe o sursă de energie în circuit care o furnizează circuitului. În ea, pe lângă forțele Coulomb, trebuie să acționeze în mod necesar forțe terțe, nepotențiale. Lucrul acestor forțe de-a lungul unui contur închis trebuie să fie diferit de zero. În procesul de a lucra prin aceste forțe, particulele încărcate dobândesc energie în interiorul sursei de curent și apoi o dau conductoarelor circuitului electric.
Forțele terțe pun în mișcare particulele încărcate în interiorul tuturor surselor de curent: în generatoare de la centralele electrice, în celule galvanice, baterii etc.
Când circuitul este închis, se creează un câmp electric în toți conductorii circuitului. În interiorul sursei de curent, sarcinile se deplasează sub influența forțe externe vs forțe Coulomb(electroni de la un electrod încărcat pozitiv la unul negativ), iar în circuitul extern sunt puși în mișcare de un câmp electric (vezi Fig. fig.15.8).
Natura forțelor străine. Natura forțelor exterioare poate fi variată. În generatoarele de centrale electrice, forțele externe sunt forțe care acționează din câmpul magnetic asupra electronilor dintr-un conductor în mișcare.
Într-o celulă galvanică, de exemplu, celula Volta, acționează forțele chimice. Elementul Volta este format din electrozi de zinc și cupru plasați într-o soluție de acid sulfuric. Forțele chimice fac ca zincul să se dizolve în acid. Ionii de zinc încărcați pozitiv trec în soluție, iar electrodul de zinc însuși devine încărcat negativ. (Cupru se dizolvă foarte puțin în acid sulfuric.) Între electrozii de zinc și de cupru apare o diferență de potențial, care determină curentul într-un circuit electric închis.
Acţiunea forţelor externe se caracterizează printr-o importantă cantitate fizica numit forta electromotoare(abreviat EMF).
Forța electromotoare a sursei de curent este egală cu raportul dintre munca forțelor externe atunci când se deplasează sarcina de-a lungul unui circuit închis și valoarea acestei sarcini:

Forța electromotoare, ca și tensiunea, este exprimată în volți.
Putem vorbi și despre forța electromotoare în orice parte a circuitului. Aceasta este munca specifică a forțelor externe (lucrarea de a muta o sarcină unitară) nu în întregul circuit, ci numai în această zonă. Forța electromotoare a unei celule galvanice este o valoare egală numeric cu munca forțelor externe la mutarea unei sarcini pozitive unitare în interiorul elementului de la un pol la altul. Lucrarea forțelor externe nu poate fi exprimată în termeni de diferență de potențial, deoarece forțele externe sunt nepotențiale și munca lor depinde de forma traiectoriei sarcinii. Deci, de exemplu, munca forțelor externe atunci când se deplasează o sarcină între bornele unei surse de curent în afara sursei în sine este egală cu zero.
Acum știi ce este EMF. Dacă pe baterie este scris 1,5 V, atunci aceasta înseamnă că forțele terțe (chimice în acest caz) fac 1,5 J de lucru atunci când mută o încărcare de 1 C de la un pol al bateriei la altul. Curentul continuu nu poate exista într-un circuit închis dacă forțele externe nu acționează în el, adică nu există EMF.

???
1. De ce câmpul electric al particulelor încărcate (câmpul Coulomb) nu poate menține un curent electric constant în circuit?
2. Ce forțe sunt de obicei numite terțe părți?
3. Ce se numește forță electromotoare?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizica clasa a 10-a

Biblioteca online cu manuale si carti de fizica, planuri de lectii la toate disciplinele, sarcini de fizica pentru clasa a 10-a

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, traininguri, cazuri, quest-uri teme de discuție întrebări întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment din manualul elementelor de inovare la lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte planul calendaristic pentru anul instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate

Dacă aveți corecții sau sugestii pentru această lecție,

EMF este înțeles ca lucrul specific al forțelor externe pentru a muta o sarcină unitară în circuitul unui circuit electric. Acest concept în electricitate implică multe interpretări fizice legate de diverse domenii ale cunoștințelor tehnice. În inginerie electrică, aceasta este munca specifică a forțelor externe care apare în înfășurările inductive atunci când plutesc în ele. câmp variabil. În chimie, înseamnă diferența de potențial care apare în timpul electrolizei, precum și în reacțiile însoțite de separarea sarcinilor electrice. În fizică, corespunde forței electromotoare generate la capetele unui termocuplu electric, de exemplu. Pentru a explica esența EMF în cuvinte simple– va trebui să luați în considerare fiecare dintre opțiunile pentru interpretarea acesteia.

Înainte de a trece la partea principală a articolului, observăm că EMF și tensiunea sunt concepte foarte asemănătoare ca semnificație, dar totuși oarecum diferite. Pe scurt, EMF se află pe sursa de alimentare fără sarcină, iar atunci când o sarcină este conectată la ea, aceasta este deja tensiune. Deoarece numărul de volți de pe IP sub sarcină este aproape întotdeauna ceva mai mic decât fără acesta. Acest lucru se datorează rezistenței interne a surselor de energie, cum ar fi transformatoarele și celulele galvanice.

Inducție electromagnetică (autoinducție)

Să începem cu inducția electromagnetică. Acest fenomen descrie legea. sens fizic acest fenomen constă în capacitatea câmp electromagnetic induce o fem într-un conductor apropiat. În acest caz, fie câmpul trebuie să se schimbe, de exemplu, în mărimea și direcția vectorilor, fie să se miște în raport cu conductorul, fie conductorul trebuie să se miște în raport cu acest câmp. În acest caz, la capetele conductorului apare o diferență de potențial.

Există un alt fenomen similar ca semnificație - inducția reciprocă. Constă în faptul că o schimbare a direcției și a intensității curentului unei bobine induce un EMF la bornele unei bobine din apropiere, care este utilizat pe scară largă în domenii diverse tehnologie, inclusiv electrică și electronică. Ea stă la baza funcționării transformatoarelor, unde fluxul magnetic al unei înfășurări induce curent și tensiune în a doua.

În electricitate, un efect fizic numit EMF este utilizat la fabricarea convertoarelor speciale de curent alternativ care oferă valorile dorite ale cantităților efective (curent și tensiune). Datorită fenomenelor de inducție și ingineri, a fost posibilă dezvoltarea multor dispozitive electrice: de la unul convențional (choke) la un transformator.

Conceptul de inductanță reciprocă se aplică numai curentului alternativ, în cursul căruia fluxul magnetic se modifică în circuit sau conductor.

Pentru un curent electric de directivitate constantă sunt caracteristice alte manifestări ale acestei forțe, cum ar fi, de exemplu, diferența de potențial la polii unei celule galvanice, despre care vom discuta mai jos.

Motoare și generatoare electrice

Același efect electromagnetic se observă în design sau, al cărui element principal sunt bobinele inductive. Despre munca lui într-un limbaj simplu spus în multe mijloace didactice legat de subiectul numit „Inginerie electrică”. Pentru a înțelege esența proceselor în desfășurare, este suficient să reamintim că EMF de inducție este indusă atunci când conductorul se mișcă în interiorul altui câmp.

Conform legii inducției electromagnetice menționată mai sus, în înfășurarea armăturii motorului în timpul funcționării este indus un contor EMF, care este adesea numit „back EMF”, deoarece atunci când motorul funcționează, acesta este direcționat către tensiunea aplicată. Aceasta explică și creșterea bruscă a curentului consumat de motor atunci când sarcina este crescută sau arborele este blocat, precum și curenții de pornire. Pentru un motor electric, toate condițiile pentru apariția unei diferențe de potențial sunt evidente - o schimbare forțată a câmpului magnetic al bobinelor sale duce la apariția unui cuplu pe axa rotorului.

Din păcate, în cadrul acestui articol nu vom aprofunda acest subiect - scrieți în comentarii dacă vă interesează și vă vom spune despre asta.

Într-un alt dispozitiv electric - un generator, totul este exact la fel, dar procesele care au loc în el au direcția opusă. Un curent electric este trecut prin înfășurările rotorului, un câmp magnetic apare în jurul lor (poate fi folosit magneți permanenți). Când rotorul se rotește, câmpul, la rândul său, induce un EMF în înfășurările statorului - din care curentul de sarcină este îndepărtat.

Mai multă teorie

La proiectarea unor astfel de circuite, se ia în considerare distribuția curenților și căderea de tensiune pe elementele individuale. Pentru a calcula distribuția primului parametru, se folosește cea cunoscută din fizică - suma căderilor de tensiune (ținând cont de semn) pe toate ramurile unui circuit închis este egală cu suma algebrică a EMF a ramurilor acestui circuit. ), iar pentru a-și determina valorile, ei folosesc pentru o secțiune a circuitului sau legea lui Ohm pentru un circuit complet, formula care este dată mai jos:

I=E/(R+r),

UndeE - EMF,R este rezistența la sarcină,r este rezistența sursei de alimentare.

Rezistența internă a sursei de alimentare este rezistența înfășurărilor generatoarelor și transformatoarelor, care depinde de secțiunea transversală a firului cu care sunt înfășurate și de lungimea acestuia, precum și de rezistența internă a celulelor galvanice, care depinde de starea anodului, catodului și electrolitului.

La efectuarea calculelor, rezistența internă a sursei de alimentare, considerată ca o conexiune paralelă la circuit, este în mod necesar luată în considerare. Într-o abordare mai precisă, ținând cont de valorile mari ale curenților de funcționare, se ia în considerare rezistența fiecărui conductor de conectare.

EMF în viața de zi cu zi și unități de măsură

Alte exemple se găsesc în viața practică a oricărei persoane obișnuite. Această categorie include lucruri familiare precum bateriile mici, precum și alte baterii în miniatură. În acest caz, EMF de lucru se formează datorită procese chimice care curge în interiorul surselor de tensiune DC.

Când apare la bornele (polii) bateriei din cauza modificărilor interne, elementul este complet gata de funcționare. În timp, valoarea EMF scade oarecum, iar rezistența internă crește semnificativ.

Ca urmare, dacă măsurați tensiunea pe o baterie AA care nu este conectată la nimic, vedeți 1,5 V (sau cam asa ceva) normal pentru aceasta, dar când o sarcină este conectată la baterie, să presupunem că ați instalat-o pe un dispozitiv. - aceasta nu funcționează.

De ce? Pentru că dacă presupunem că rezistența internă a voltmetrului este de multe ori mai mare decât rezistența internă a bateriei, atunci i-ați măsurat EMF. Când bateria a început să dea curent în sarcină, bornele sale nu au devenit 1,5 V, ci, să zicem, 1,2 V - dispozitivul nu are suficientă tensiune sau curent pentru funcționarea normală. Doar acești 0,3V au căzut pe rezistența internă a celulei galvanice. Dacă bateria este foarte veche și electrozii ei sunt distruși, atunci este posibil să nu existe deloc forță electromotoare sau tensiune la bornele bateriei - de exemplu. zero.

Acest exemplu demonstrează clar diferența dintre EMF și tensiune. Același lucru spune și autorul la finalul videoclipului, pe care îl puteți vedea mai jos.

Puteți afla mai multe despre cum apare EMF-ul unei celule galvanice și cum este măsurat în următorul videoclip:

O forță electromotoare foarte mică este, de asemenea, indusă în interiorul antenei receptorului, care este apoi amplificată de cascade speciale și primim semnalul nostru de televiziune, radio și chiar Wi-Fi.

Concluzie

Să rezumam și să ne amintim din nou pe scurt ce este EMF și în ce unități SI este exprimată această mărime.

1. EMF caracterizează munca forțelor externe (chimice sau fizice) de origine neelectrică într-un circuit electric. Această forță face munca de a transfera sarcini electrice către ea.
2. EMF, ca și tensiunea, se măsoară în volți.
3. Diferențele dintre EMF și tensiune sunt că primul este măsurat fără sarcină, iar al doilea cu sarcină, luând în considerare și afectând rezistența internă a sursei de alimentare.

Și, în sfârșit, pentru a consolida materialul abordat, vă sfătuiesc să urmăriți un alt videoclip bun pe această temă:

materiale

Forța electromotoare (EMF)- într-un dispozitiv care efectuează separarea forţată a pozitivului şi sarcini negative(generator), o valoare egală numeric cu diferența de potențial dintre bornele generatorului în absența curentului în circuitul său, măsurată în Volți.

Surse de energie electromagnetică (generatoare)- dispozitive care convertesc energia de orice formă neelectrică în energie electrică. Astfel de surse sunt, de exemplu:

generatoare la centralele electrice (centrale termice, eoliene, nucleare, hidroelectrice) care transformă energia mecanică în energie electrică;

celule galvanice (baterii) și acumulatori de toate tipurile care transformă energia chimică în energie electrică etc.

EMF este numeric egal cu munca pe care o fac forțele externe atunci când mută o sarcină pozitivă unitară în interiorul sursei sau sursa însăși, conducând o sarcină pozitivă unitară printr-un circuit închis.

Forța electromotoare EMF E este o mărime scalară care caracterizează capacitatea unui câmp extern și a unui câmp electric indus de a induce un curent electric. EMF E este numeric egal cu munca (energia) W în jouli (J) consumată de acest câmp a muta o unitate de sarcină (1 C) dintr-un punct al câmpului în altul.

Unitatea de măsură pentru EMF este voltul (V). Astfel, EMF este egal cu 1 V dacă, atunci când o sarcină de 1 C este deplasată de-a lungul unui circuit închis, se efectuează un lucru de 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Mișcarea sarcinilor în jurul șantierului este însoțită de consumul de energie.

dimensiune, numeric egal cu munca, pe care sursa o face prin conducerea unei singure sarcini pozitive printr-o secțiune dată a circuitului, se numește tensiune U. Deoarece circuitul este format din secțiuni externe și interne, ele disting între conceptele de tensiuni în secțiunile Uin extern și Uvt interne.

Din cele spuse, este evident că EMF-ul sursei este egal cu suma tensiunilor de pe secțiunile U externe și U interne ale circuitului:

E \u003d Uvsh + Uvt.

Această formulă exprimă legea conservării energiei pentru un circuit electric.

Este posibil să se măsoare tensiunile în diferite părți ale circuitului numai atunci când circuitul este închis. EMF se măsoară între bornele sursei cu un circuit deschis.

Direcția EMF este direcția mișcării forțate sarcini pozitiveîn interiorul generatorului de la minus la plus sub acţiunea unei alte naturi decât electrice.

Rezistența internă a generatorului este rezistența elementelor structurale din interiorul acestuia.

Sursa EMF ideală- un generator, care este egal cu zero, iar tensiunea la bornele sale nu depinde de sarcină. Puterea unei surse EMF ideale este infinită.

Imagine condiționată (circuit electric) a unui generator EMF ideal cu o valoare E prezentată în fig. 1, a.

O sursă EMF reală, spre deosebire de una ideală, conține o rezistență internă Ri și tensiunea acesteia depinde de sarcină (Fig. 1., b), iar puterea sursei este finită. Circuitul electric al unui generator EMF real este o conexiune în serie a unui generator EMF ideal E și rezistența sa internă Ri.

În practică, pentru a aduce modul de funcționare al unui generator EMF real mai aproape de modul de funcționare ideal, ei încearcă să facă cât mai mică rezistența internă a unui generator real Ri, iar rezistența de sarcină Rn trebuie conectată cu o valoare. de cel puţin 10 ori mai mare decât rezistenţa internă a generatorului , adică trebuie îndeplinită condiția: Rn >> Ri

Pentru ca tensiunea de ieșire a unui generator EMF real să nu depindă de sarcină, acesta este stabilizat folosind special circuite electronice stabilizarea tensiunii.

Deoarece rezistența internă a unui generator EMF real nu poate fi redusă la infinit, este redusă la minimum și realizată ca standard pentru posibilitatea unei conexiuni consistente a consumatorilor de energie la acesta. În inginerie radio, impedanța standard de ieșire a generatoarelor EMF este de 50 ohmi (standard industrial) și 75 ohmi (standard de uz casnic).

De exemplu, toate receptoarele de televiziune au o impedanță de intrare de 75 ohmi și sunt conectate la antene cu un cablu coaxial de o astfel de impedanță de undă.

Pentru a aborda generatoarele EMF ideale, sursele de tensiune de alimentare utilizate în toate echipamentele radio-electronice industriale și casnice sunt realizate folosind circuite electronice speciale de stabilizare a tensiunii de ieșire care vă permit să mențineți o tensiune de ieșire aproape constantă a sursei de alimentare într-un interval dat de curenți consumați. de la sursa EMF (uneori numită sursă de tensiune).

Pe circuitele electrice, sursele EMF sunt descrise după cum urmează: E - o sursă de EMF constantă, e (t) - o sursă de EMF armonică (variabilă) sub forma unei funcții de timp.

Forța electromotoare E a unei baterii cu celule identice conectate în serie este egală cu forța electromotoare a unei celule E înmulțită cu numărul de celule n ale bateriei: E = nE.

La capetele conductorului, si de aici curentul, este necesar sa existe forte exterioare de natura neelectrica, cu ajutorul carora are loc separarea sarcinilor electrice.

Forțe terțe toate forțele care acționează asupra particulelor încărcate electric dintr-un circuit sunt numite, cu excepția electrostaticelor (adică, Coulomb).

Forțe terțe pun în mișcare particule încărcate în interiorul tuturor surselor de curent: în generatoare, la centrale electrice, în celule galvanice, baterii etc.

Când circuitul este închis, se creează un câmp electric în toți conductorii circuitului. În interiorul sursei de curent, sarcinile se deplasează sub acțiunea forțelor externe împotriva forțelor Coulomb (electronii se mută de la un electrod încărcat pozitiv la unul negativ), iar în restul circuitului sunt antrenați de un câmp electric (vezi figura de mai sus ).

În sursele curente, în cursul lucrărilor privind separarea particulelor încărcate, are loc o transformare tipuri diferite energie în electricitate. În funcție de tipul de energie convertită, se disting următoarele tipuri de forță electromotoare:

- electrostatic- în aparatul electrofor, în care are loc transformarea energie mecanică la frecare în electricitate;

- termoelectrice- în termoelement - energie interna o joncțiune încălzită a două fire din metale diferite se transformă într-una electrică;

- fotovoltaic— într-o celulă foto. Aici, energia luminii este transformată în energie electrică: atunci când unele substanțe sunt iluminate, de exemplu, seleniu, oxid de cupru (I), siliciu, se observă o pierdere a unei sarcini electrice negative;

- chimică- în celule galvanice, baterii și alte surse în care energia chimică este transformată în energie electrică.

Forța electromotoare (EMF)- caracteristica surselor de curent. Conceptul de EMF a fost introdus de G. Ohm în 1827 pentru circuitele DC. În 1857, Kirchhoff a definit EMF ca fiind munca forțelor externe în timpul transferului unei sarcini electrice unitare de-a lungul unui circuit închis:

ɛ \u003d A st / q,

Unde ɛ - EMF a sursei curente, Un st- munca forțelor externe, q este suma taxei transferate.

Forța electromotoare este exprimată în volți.

Putem vorbi despre forța electromotoare în orice parte a circuitului. Aceasta este munca specifică a forțelor externe (lucrarea de a muta o sarcină unitară) nu în întregul circuit, ci numai în această zonă.

Rezistența internă a sursei de curent.

Să existe un circuit închis simplu format dintr-o sursă de curent (de exemplu, o celulă galvanică, o baterie sau un generator) și un rezistor cu rezistență R. Curentul într-un circuit închis nu este întrerupt nicăieri, prin urmare, există și în interiorul sursei de curent. Orice sursă reprezintă o oarecare rezistență la curent. Se numeste rezistența internă a sursei de curentși este marcat cu litera r.

În generator r- aceasta este rezistența înfășurării, într-o celulă galvanică - rezistența soluției de electrolit și a electrozilor.

Astfel, sursa de curent se caracterizează prin valorile EMF și rezistența internă, care determină calitatea acesteia. De exemplu, mașinile electrostatice au un EMF foarte mare (până la zeci de mii de volți), dar în același timp rezistența lor internă este uriașă (până la sute de Mohms). Prin urmare, nu sunt potrivite pentru a primi curenți mari. În celulele galvanice, EMF este de numai aproximativ 1 V, dar și rezistența internă este mică (aproximativ 1 ohm sau mai puțin). Acest lucru le permite să primească curenți măsurați în amperi.