Berapa ggl dalam satuan apa yang diukur. EMF. Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap. Sumber EMF nyata

Apa yang terjadi EMF(gaya gerak listrik) dalam fisika? Tidak semua orang memahami arus listrik. Seperti jarak kosmik, hanya tepat di depan hidung Anda. Secara umum, bahkan para ilmuwan pun belum sepenuhnya memahaminya. Cukup untuk diingat Nikola Tesla dengan eksperimennya yang terkenal, berabad-abad lebih maju dari zamannya dan bahkan hingga saat ini tetap berada dalam aura misteri. Saat ini kami tidak memecahkan misteri besar, tetapi kami mencoba mencari tahu apa itu EMF dalam fisika.

Definisi EMF dalam fisika

EMF- gaya gerak listrik. Dilambangkan dengan surat itu E atau huruf Yunani kecil epsilon.

Gaya gerak listrik- besaran fisis skalar yang mencirikan kerja gaya luar ( kekuatan yang berasal dari non-listrik), beroperasi pada rangkaian listrik arus bolak-balik dan searah.

EMF, sebaik tegangan e, diukur dalam volt. Namun EMF dan tegangan adalah fenomena yang berbeda.

Tegangan(antara titik A dan B) – besaran fisis yang sama dengan kerja medan listrik efektif yang dilakukan ketika muatan uji satuan dipindahkan dari satu titik ke titik lainnya.

Kami menjelaskan esensi EMF "di jari"

Untuk memahami apa itu apa, kita bisa memberikan contoh analogi. Bayangkan kita mempunyai menara air yang terisi penuh air. Mari kita bandingkan menara ini dengan baterai.

Air memberikan tekanan maksimum pada bagian bawah menara ketika menara terisi penuh. Oleh karena itu, semakin sedikit air di dalam menara, semakin lemah tekanan dan tekanan air yang mengalir dari keran. Jika Anda membuka keran, air akan mengalir keluar secara bertahap, mula-mula dengan tekanan yang kuat, dan kemudian semakin lambat hingga tekanannya benar-benar melemah. Di sini, tegangan adalah tekanan yang diberikan air pada dasar. Mari kita ambil bagian paling bawah menara sebagai level tegangan nol.

Sama halnya dengan baterai. Pertama, kita menghubungkan sumber arus (baterai) kita ke sirkuit, menutupnya. Biarlah itu jam tangan atau senter. Selama level tegangan mencukupi dan baterai tidak habis, senter akan bersinar terang, kemudian padam secara bertahap hingga padam sepenuhnya.

Tapi bagaimana cara memastikan tekanannya tidak mengering? Dengan kata lain, bagaimana menjaga ketinggian air di menara tetap konstan, dan beda potensial di kutub sumber arus tetap konstan. Mengikuti contoh menara, EMF direpresentasikan sebagai pompa yang memastikan masuknya air baru ke menara.

Sifat EMF

Penyebab terjadinya EMF pada sumber arus yang berbeda berbeda-beda. Berdasarkan sifat kejadiannya, jenis-jenis berikut dibedakan:

• emf kimia. Terjadi pada baterai dan akumulator karena reaksi kimia.
• Termo EMF. Terjadi ketika kontak konduktor berbeda yang terletak pada suhu berbeda dihubungkan.
• ggl induksi. Terjadi pada generator ketika konduktor yang berputar ditempatkan dalam medan magnet. EMF akan diinduksi pada konduktor ketika konduktor melintasi saluran listrik DC Medan gaya atau ketika medan magnet berubah besarnya.
• ggl fotolistrik. Terjadinya EMF ini difasilitasi oleh fenomena efek fotolistrik eksternal atau internal.
• ggl piezoelektrik. EMF terjadi ketika zat diregangkan atau dikompresi.

Teman-teman, hari ini kita melihat topik “EMF for dummies”. Seperti yang bisa kita lihat, EMF – kekuatan non-listrik, yang menjaga aliran arus listrik di sirkuit. Jika Anda ingin mengetahui cara mengatasi masalah EMF, kami sarankan Anda menghubungi kepada penulis kami– spesialis yang dipilih dan diverifikasi dengan cermat yang akan dengan cepat dan jelas menjelaskan proses penyelesaian masalah tematik apa pun. Dan sesuai tradisi, pada akhirnya kami mengundang Anda untuk menonton video pelatihan. Selamat menonton dan semoga sukses dengan studi Anda!

EMF dipahami sebagai kerja spesifik gaya luar untuk menggerakkan muatan tunggal dalam rangkaian rangkaian listrik. Konsep kelistrikan ini melibatkan banyak interpretasi fisik yang berkaitan dengan berbagai bidang pengetahuan teknis. Dalam teknik kelistrikan, ini adalah kerja spesifik gaya eksternal yang muncul pada belitan induktif ketika medan bolak-balik diinduksi di dalamnya. Dalam kimia, yang dimaksud dengan beda potensial yang terjadi selama elektrolisis, serta selama reaksi yang disertai pemisahan muatan listrik. Dalam fisika, ini berhubungan dengan gaya gerak listrik yang tercipta di ujung termokopel listrik, misalnya. Untuk menjelaskan esensi EMF dengan kata-kata sederhana– Anda perlu mempertimbangkan setiap opsi untuk interpretasinya.

Sebelum melanjutkan ke bagian utama artikel, kami mencatat bahwa EMF dan tegangan adalah konsep yang sangat mirip artinya, tetapi keduanya masih agak berbeda. Singkatnya, EMF ada pada sumber listrik tanpa beban, dan ketika ada beban disambungkan, itu sudah menjadi tegangan. Karena jumlah volt pada catu daya saat berbeban hampir selalu lebih sedikit dibandingkan tanpa beban. Hal ini disebabkan adanya hambatan internal dari sumber listrik seperti trafo dan sel galvanik.

Induksi elektromagnetik (induksi diri)

Mari kita mulai dengan induksi elektromagnetik. Fenomena ini dijelaskan oleh hukum. Arti fisik fenomena ini adalah kemampuan medan elektromagnetik menginduksi ggl pada konduktor terdekat. Dalam hal ini, medan harus berubah, misalnya, besaran dan arah vektor, atau bergerak relatif terhadap konduktor, atau konduktor harus bergerak relatif terhadap medan tersebut. Dalam hal ini timbul beda potensial pada ujung-ujung penghantar.

Ada fenomena lain yang serupa maknanya - saling induksi. Itu terletak pada kenyataan bahwa perubahan arah dan kekuatan arus dari satu kumparan menginduksi EMF pada terminal kumparan di dekatnya, banyak digunakan di berbagai bidang teknologi, termasuk listrik dan elektronik. Hal ini mendasari pengoperasian transformator, di mana fluks magnet pada salah satu belitan menginduksi arus dan tegangan pada belitan kedua.

Dalam teknik kelistrikan, efek fisik yang disebut EMF digunakan dalam pembuatan konverter AC khusus yang memberikan nilai besaran efektif (arus dan tegangan) yang diperlukan. Berkat fenomena induksi, para insinyur telah mampu mengembangkan banyak perangkat listrik: dari yang konvensional (induktor) hingga transformator.

Konsep induksi timbal balik hanya mengacu pada arus bolak-balik, yang alirannya dalam suatu rangkaian atau konduktor mengubah fluks magnet.

Arus listrik dengan arah konstan dicirikan oleh manifestasi lain dari gaya ini, seperti misalnya beda potensial di kutub sel galvanik, yang akan kita bahas nanti.

Motor listrik dan generator

Efek elektromagnetik yang sama diamati pada desain atau, elemen utamanya adalah kumparan induktif. Tentang pekerjaannya bahasa yang dapat diakses diceritakan dalam banyak hal buku teks, terkait dengan mata pelajaran yang disebut "Teknik Elektro". Untuk memahami esensi dari proses yang terjadi, cukup diingat bahwa ggl induksi diinduksi ketika sebuah konduktor bergerak di dalam medan lain.

Menurut hukum induksi elektromagnetik yang disebutkan di atas, EMF lawan diinduksi pada belitan jangkar motor selama pengoperasian, yang sering disebut “EMF balik” karena ketika motor berjalan diarahkan ke tegangan yang diberikan. Hal ini juga menjelaskan peningkatan tajam arus yang dikonsumsi motor ketika beban bertambah atau poros macet, serta arus start. Untuk motor listrik, semua kondisi munculnya perbedaan potensial sudah jelas - perubahan paksa pada medan magnet kumparannya menyebabkan munculnya torsi pada sumbu rotor.

Sayangnya, kami tidak akan mempelajari topik ini dalam cakupan artikel ini - tulis di komentar jika Anda tertarik, dan kami akan memberi tahu Anda.

Di perangkat listrik lain - generator, semuanya persis sama, tetapi proses yang terjadi di dalamnya memiliki arah yang berlawanan. Arus listrik dialirkan melalui belitan rotor, dan medan magnet muncul di sekitarnya (magnet permanen dapat digunakan). Ketika rotor berputar, medan, pada gilirannya, menginduksi EMF pada belitan stator - dari mana arus beban dihilangkan.

Sedikit teori lagi

Saat merancang sirkuit seperti itu, distribusi arus dan penurunan tegangan pada masing-masing elemen diperhitungkan. Untuk menghitung distribusi parameter pertama, digunakan jumlah yang diketahui dari fisika - jumlah penurunan tegangan (dengan mempertimbangkan tanda) pada semua cabang rangkaian tertutup sama dengan jumlah aljabar EMF dari cabang-cabang ini. rangkaian), dan untuk menentukan nilainya, mereka menggunakan rumus untuk suatu bagian rangkaian atau hukum Ohm untuk rangkaian lengkap, rumusnya diberikan di bawah ini:

Saya=E/(R+r),

Di manaE – ggl,R – hambatan beban,r adalah hambatan sumber listrik.

Resistansi internal sumber listrik adalah resistansi belitan generator dan transformator, yang bergantung pada penampang kawat yang dililitkannya dan panjangnya, serta resistansi internal sel galvanik, yang bergantung pada keadaan anoda, katoda dan elektrolit.

Saat melakukan perhitungan, resistansi internal sumber listrik, yang dianggap sebagai sambungan paralel ke rangkaian, harus diperhitungkan. Pendekatan yang lebih akurat, dengan mempertimbangkan nilai arus operasi yang besar, memperhitungkan resistansi setiap konduktor penghubung.

EMF dalam kehidupan sehari-hari dan satuan pengukuran

Contoh lain dapat ditemukan dalam kehidupan praktis setiap orang biasa. Kategori ini mencakup hal-hal yang sudah dikenal seperti baterai kecil, serta baterai mini lainnya. Dalam hal ini, EMF yang berfungsi terbentuk karena proses kimia yang terjadi di dalam sumber tegangan konstan.

Jika hal ini terjadi pada terminal (kutub) baterai karena perubahan internal, elemen tersebut benar-benar siap untuk dioperasikan. Seiring waktu, EMF sedikit menurun, dan resistansi internal meningkat secara nyata.

Akibatnya, jika Anda mengukur tegangan pada baterai AA yang tidak terhubung ke apa pun, Anda melihat 1,5V normal (atau lebih), tetapi ketika beban terhubung ke baterai, katakanlah Anda memasangnya di beberapa perangkat, tidak bekerja.

Mengapa? Karena jika kita berasumsi bahwa resistansi internal voltmeter jauh lebih tinggi daripada resistansi internal baterai, maka Anda mengukur EMF-nya. Ketika baterai mulai menyuplai arus ke beban di terminalnya, arusnya menjadi bukan 1,5V, tetapi, katakanlah, 1,2V - perangkat tidak memiliki tegangan atau arus yang cukup untuk pengoperasian normal. Justru 0,3V inilah yang menjatuhkan resistansi internal elemen galvanik. Jika baterai sudah sangat tua dan elektroda-elektrodanya rusak, maka mungkin tidak ada gaya gerak listrik atau tegangan sama sekali pada terminal baterai - mis. nol.

Contoh ini dengan jelas menunjukkan perbedaan antara EMF dan tegangan. Penulis mengatakan hal yang sama di akhir video, yang Anda lihat di bawah.

Anda dapat mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana EMF sel galvanik terjadi dan cara mengukurnya dalam video berikut:

Gaya gerak listrik yang sangat kecil diinduksi di dalam antena penerima, yang kemudian diperkuat oleh kaskade khusus, dan kita menerima sinyal televisi, radio, dan bahkan Wi-Fi.

Kesimpulan

Mari kita rangkum dan sekali lagi ingat secara singkat apa itu EMF dan dalam satuan SI apa nilai ini dinyatakan.

1. EMF mencirikan kerja gaya eksternal (kimia atau fisik) yang berasal dari non-listrik dalam suatu rangkaian listrik. Gaya ini melakukan usaha memindahkan muatan listrik melaluinya.
2. EMF, seperti tegangan, diukur dalam Volt.
3. Perbedaan antara EMF dan tegangan adalah yang pertama diukur tanpa beban, dan yang kedua dengan beban, sedangkan resistansi internal sumber listrik diperhitungkan dan dipengaruhi.

Dan terakhir, untuk mengkonsolidasikan materi yang dibahas, saya menyarankan Anda untuk menonton satu lagi video yang bagus tentang tema ini:

Bahan

Publikasi ini membahas tentang istilah dasar, hukum dan metode penghitungan ggl induksi magnet. Dengan menggunakan materi di bawah ini, Anda dapat secara mandiri menentukan kekuatan arus pada rangkaian yang saling berhubungan dan perubahan tegangan pada transformator standar. Informasi ini dapat berguna dalam memecahkan berbagai masalah kelistrikan.

Fluks magnet

Diketahui bahwa aliran arus melalui suatu konduktor disertai dengan pembentukan medan elektromagnetik. Pengoperasian speaker, perangkat pengunci, penggerak relai, dan perangkat lainnya didasarkan pada prinsip ini. Dengan mengubah parameter sumber listrik, diperoleh gaya-gaya yang diperlukan untuk menggerakkan (menahan) bagian-bagian gabungan yang mempunyai sifat feromagnetik.

Namun, hal sebaliknya juga terjadi. Jika kerangka bahan konduktif dipindahkan di antara kutub magnet permanen sepanjang sirkuit tertutup yang sesuai, pergerakan partikel bermuatan akan dimulai. Dengan menghubungkan perangkat yang sesuai, perubahan arus (tegangan) dapat direkam. Selama percobaan dasar, Anda dapat mengetahui peningkatan efek dalam situasi berikut:

• susunan konduktor/saluran listrik yang tegak lurus;
• percepatan gerakan.

Gambar di atas menunjukkan cara menentukan arah arus pada suatu penghantar dengan menggunakan aturan sederhana.

Apa yang dimaksud dengan ggl induksi?

Pergerakan muatan yang disebutkan di atas menimbulkan beda potensial jika rangkaian terbuka. Rumus yang disajikan menunjukkan dengan tepat bagaimana EMF akan bergantung pada parameter utama:

• ekspresi vektor fluks magnet (B);
• panjang (l) dan kecepatan gerak (v) konduktor kendali;
• sudut (α) antara vektor gerak/induksi.

Hasil serupa dapat diperoleh jika sistem terdiri dari rangkaian penghantar stasioner yang dipengaruhi oleh medan magnet yang bergerak. Dengan menutup sirkuit, mereka menciptakan kondisi yang sesuai untuk pergerakan muatan. Jika menggunakan banyak penghantar (kumparan) atau bergerak lebih cepat maka arusnya akan bertambah. Prinsip-prinsip yang disajikan berhasil digunakan untuk mengubah gaya mekanik menjadi listrik.

Penunjukan dan satuan pengukuran

EMF dalam rumus dilambangkan dengan vektor E. Ini mengacu pada tegangan yang diciptakan oleh gaya eksternal. Oleh karena itu, nilai ini dapat diperkirakan dari beda potensial. Menurut standar internasional (SI) saat ini, satuan pengukurannya adalah satu volt. Nilai besar dan kecil ditunjukkan menggunakan beberapa awalan: “mikro”, “kilo”, dll.

Hukum Faraday dan Lenz

Jika induksi elektromagnetik dipertimbangkan, rumus para ilmuwan ini membantu memperjelas pengaruh timbal balik dari parameter sistem yang signifikan. Definisi Faraday memungkinkan untuk memperjelas ketergantungan ggl (E– nilai rata-rata) dari perubahan fluks magnet (ΔF) dan waktu (ΔT):

E = – ΔF/ Δt.

Kesimpulan sementara:

• arus meningkat jika per satuan waktu konduktor melintasi lebih banyak garis gaya magnet;
• “-” dalam rumus membantu memperhitungkan hubungan timbal balik antara polaritas E, kecepatan pergerakan bingkai, dan arah vektor induksi.

Lenz membuktikan ketergantungan EMF pada setiap perubahan fluks magnet. Ketika rangkaian kumparan ditutup, tercipta kondisi untuk pergerakan muatan. Dalam perwujudan ini, desain diubah menjadi solenoid tipikal. Medan elektromagnetik yang sesuai terbentuk di sebelahnya.

Ilmuwan ini membuktikan fitur penting dari ggl induksi. Medan yang dihasilkan oleh kumparan mencegah perubahan aliran eksternal.

Pergerakan kawat dalam medan magnet

Seperti yang ditunjukkan pada rumus pertama (E = B * l * v * sinα), amplitudo gaya gerak listrik sangat bergantung pada parameter konduktor. Lebih tepatnya, pengaruhnya diberikan oleh jumlah saluran listrik per satuan panjang wilayah kerja rangkaian. Kesimpulan serupa dapat diambil dengan mempertimbangkan perubahan kecepatan gerakan. Kita tidak boleh melupakan posisi relatif besaran vektor yang ditandai (sinα).

Penting! Pergerakan konduktor sepanjang garis gaya tidak menimbulkan induksi gaya gerak listrik.

Gulungan berputar

Sulit untuk memastikan posisi optimal komponen fungsional sekaligus menggerakkannya secara bersamaan saat menggunakan kabel lurus seperti yang ditunjukkan pada contoh. Namun dengan menekuk rangkanya, Anda bisa mendapatkan generator listrik sederhana. Efek maksimal memberikan peningkatan jumlah konduktor per unit volume kerja. Desain yang sesuai dengan parameter yang dicatat adalah kumparan, elemen khas generator arus bolak-balik modern.

Untuk memperkirakan fluks magnet (F) Anda dapat menerapkan rumus:

F = B * S * cosα,

dimana S adalah luas permukaan kerja yang ditinjau.

Penjelasan. Dengan rotasi seragam rotor, terjadi perubahan sinusoidal siklik pada fluks magnet. Amplitudo sinyal keluaran berubah dengan cara yang sama. Dari gambar tersebut terlihat jelas bahwa besarnya kesenjangan antara komponen fungsional utama struktur mempunyai arti tertentu.

ggl yang diinduksi sendiri

Jika arus bolak-balik dilewatkan melalui kumparan, medan elektromagnetik dengan karakteristik daya yang serupa (bervariasi secara seragam) akan terbentuk di dekatnya. Ini menciptakan fluks magnet sinusoidal bolak-balik, yang, pada gilirannya, memicu pergerakan muatan dan pembentukan gaya gerak listrik. Proses ini disebut induksi diri.

Dengan mempertimbangkan hal tersebut prinsip dasar mudah untuk menentukan bahwa F = L * l. Nilai L (dalam henry) menentukan karakteristik induktif kumparan. Parameter ini bergantung pada jumlah lilitan per satuan panjang (l) dan luas persilangan konduktor.

Saling induksi

Jika Anda merakit modul dari dua kumparan, dalam kondisi tertentu Anda dapat mengamati fenomena saling induksi. Pengukuran dasar akan menunjukkan bahwa dengan bertambahnya jarak antar elemen, fluks magnet berkurang. Fenomena sebaliknya terlihat ketika kesenjangan semakin mengecil.

Untuk menemukan komponen yang cocok saat membuat diagram kelistrikan, Anda perlu mempelajari perhitungan tematik:

• anda dapat mengambil contoh kumparan dengan jumlah lilitan berbeda (n1 dan n2);
• saling induksi (M2) ketika arus melewati rangkaian pertamaSAYA1 akan dihitung sebagai berikut:

M2 = (n2 * F)/ I1

• setelah mengubah persamaan ini, tentukan nilai fluks magnet:

F = (M2/ n2) *I1

• Untuk menghitung ggl induksi elektromagnetik, rumus yang cocok adalah uraian prinsip dasar:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

Jika perlu, Anda dapat menggunakan algoritma serupa untuk mencari rasio kumparan pertama:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt = M 1 * ΔI2/ Δt.

Perlu dicatat bahwa dalam hal ini yang penting adalah gaya (I2) pada rangkaian operasi kedua.

Pengaruh gabungan (saling induksi - M) dihitung dengan rumus:

M = K * √(L1 * l2).

Koefisien khusus (K) memperhitungkan gaya kopling aktual antar kumparan.

Di mana berbagai jenis EMF digunakan?

Pergerakan konduktor dalam medan magnet digunakan untuk menghasilkan listrik. Rotasi rotor dipastikan oleh perbedaan ketinggian cairan (pembangkit listrik tenaga air), energi angin, pasang surut, dan mesin bahan bakar.

Jumlah putaran yang berbeda (induktansi timbal balik) digunakan untuk berubah dengan cara yang benar tegangan pada belitan sekunder transformator. Dalam desain seperti itu, kopling timbal balik ditingkatkan menggunakan inti feromagnetik. Induksi magnetik digunakan untuk menghasilkan gaya tolak yang kuat dalam pembuatan jalan raya transportasi ultra-modern. Levitasi yang tercipta memungkinkan untuk menghilangkan gaya gesekan dan meningkatkan kecepatan kereta secara signifikan.

Video

Dalam fisika ada konsep seperti gaya gerak listrik(disingkat menjadi EMF) digunakan sebagai yang utama karakteristik energi sumber saat ini.

Gaya gerak listrik (EMF)

Gaya gerak listrik (EMF) – kemampuan sumber energi untuk menciptakan dan mempertahankan perbedaan potensial di seluruh terminal.

EMF– diukur dalam Volt

Tegangan pada terminal sumber selalu lebih kecil EMF dengan besarnya penurunan tegangan.

Gaya gerak listrik

kamu RH = E – kamu R0

U RH – tegangan pada terminal sumber. Diukur dengan sirkuit eksternal tertutup.

E - EMF - diukur di pabrik.

Gaya gerak listrik (EMF) adalah besaran fisis yang sama dengan hasil bagi pembagian usaha yang, ketika memindahkan muatan listrik, dilakukan oleh gaya-gaya luar dalam suatu rangkaian tertutup, terhadap muatan itu sendiri.

Perlu dicatat bahwa gaya gerak listrik pada sumber arus juga terjadi pada saat tidak adanya arus itu sendiri, yaitu pada saat rangkaian terbuka. Situasi ini biasanya disebut “idling”, dan nilai itu sendiri EMF bila sama dengan beda potensial yang ada pada terminal-terminal sumber arus.

Gaya gerak listrik kimia

Bahan kimia gaya gerak listrik hadir dalam baterai dan baterai galvanik selama proses korosi. Tergantung pada prinsip yang mendasari pengoperasian sumber daya tertentu, mereka disebut baterai atau sel galvanik.

Salah satu ciri pembeda utama sel galvanik adalah bahwa sumber arus ini dapat dikatakan dapat dibuang. Selama operasinya, zat aktif tersebut, yang menyebabkan energi listrik dilepaskan, hampir seluruhnya terurai sebagai akibat dari reaksi kimia. Itu sebabnya jika sel galvani habis seluruhnya, maka tidak dapat digunakan lagi sebagai sumber arus.

Tidak seperti sel galvanik, baterai dapat digunakan kembali. Hal ini dimungkinkan karena reaksi kimia yang terjadi di dalamnya bersifat reversibel.

Gaya gerak listrik elektromagnetik

Elektromagnetik EMF terjadi selama pengoperasian perangkat seperti dinamo, motor listrik, choke, trafo, dll.

Esensinya adalah sebagai berikut: ketika konduktor ditempatkan dalam medan magnet dan digerakkan di dalamnya sedemikian rupa sehingga garis-garis medan magnet berpotongan, terjadilah bimbingan. EMF. Jika rangkaian tertutup, maka timbul arus listrik di dalamnya.

Dalam fisika, fenomena yang dijelaskan di atas disebut induksi elektromagnetik. Gaya gerak listrik, yang diinduksi dalam hal ini, disebut EMF induksi.

Perlu diperhatikan bimbingan itu EMF Induksi terjadi tidak hanya ketika sebuah konduktor bergerak dalam medan magnet, tetapi juga ketika konduktor tersebut tetap diam, tetapi pada saat yang sama besarnya medan magnet itu sendiri berubah.

Gaya gerak listrik fotovoltaik

Variasi ini gaya gerak listrik terjadi ketika ada efek fotolistrik eksternal atau internal.

Dalam fisika, efek fotolistrik (photoelectric effect) berarti sekelompok fenomena yang terjadi ketika suatu zat terkena cahaya, dan pada saat yang sama elektron dipancarkan darinya. Hal ini disebut efek fotolistrik eksternal. Jika pada saat yang sama muncul gaya gerak listrik atau konduktivitas listrik suatu zat berubah, maka kita berbicara tentang efek fotolistrik internal.

Sekarang efek foto eksternal dan internal sangat banyak digunakan untuk desain dan produksi sejumlah besar penerima radiasi cahaya yang mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik. Semua perangkat ini disebut fotosel dan digunakan baik dalam teknologi maupun dalam melakukan berbagai penelitian ilmiah. Secara khusus, fotosellah yang digunakan untuk melakukan pengukuran optik paling objektif.

Kekuatan pendorong elektrostatik

Sedangkan untuk tipe ini gaya gerak listrik, kemudian, misalnya, terjadi pada gesekan mekanis yang terjadi pada unit elektroforik (peragaan laboratorium khusus dan alat bantu), dan juga terjadi pada awan petir.

Generator Wimshurst (ini adalah nama lain dari mesin elektroforik) menggunakan fenomena yang disebut induksi elektrostatis untuk pengoperasiannya. Saat mereka bekerja muatan listrik terakumulasi di kutub, di toples Leyden, dan beda potensial dapat mencapai nilai yang sangat signifikan (hingga beberapa ratus ribu volt).

Sifat listrik statis terjadi ketika kesetimbangan intramolekul atau intraatomik terganggu akibat kehilangan atau perolehan elektron.

Gaya gerak listrik piezoelektrik

Variasi ini gaya gerak listrik terjadi ketika terjadi pemerasan atau peregangan zat yang disebut piezoelektrik. Mereka banyak digunakan dalam desain seperti sensor piezoelektrik, osilator kristal, hidrofon dan beberapa lainnya.

Efek piezoelektrik inilah yang mendasari pengoperasian sensor piezoelektrik. Mereka sendiri termasuk dalam apa yang disebut sensor tipe generator. Di dalamnya, besaran masukan adalah gaya yang diterapkan, dan besaran keluaran adalah jumlah listrik.

Sedangkan untuk perangkat seperti hidrofon, pengoperasiannya didasarkan pada prinsip apa yang disebut efek piezoelektrik langsung, yang dimiliki bahan piezoceramic. Esensinya adalah jika tekanan suara diterapkan pada permukaan bahan-bahan ini, maka timbul perbedaan potensial pada elektrodanya. Apalagi sebanding dengan nilai tekanan bunyi.

Salah satu bidang utama penerapan bahan piezoelektrik adalah produksi osilator kuarsa yang memiliki resonator kuarsa dalam desainnya. Perangkat tersebut dirancang untuk menghasilkan osilasi dengan frekuensi yang tetap, stabil baik terhadap waktu maupun dengan perubahan suhu, dan juga memiliki tingkat kebisingan fase yang sangat rendah.

Gaya gerak listrik termionik

Variasi ini gaya gerak listrik terjadi ketika emisi termal partikel bermuatan terjadi dari permukaan elektroda yang dipanaskan. Emisi termionik digunakan cukup luas dalam praktiknya, misalnya, pengoperasian hampir semua tabung radio didasarkan pada emisi termionik.

Gaya gerak listrik termoelektrik

Variasi ini EMF terjadi ketika suhu didistribusikan secara heterogen pada ujung-ujung konduktor yang berbeda atau hanya pada bagian-bagian yang berbeda dalam rangkaian.

Termoelektrik gaya gerak listrik digunakan dalam perangkat seperti pirometer, termokopel dan mesin pendingin. Sensor yang pengoperasiannya didasarkan pada fenomena ini disebut termoelektrik, dan sebenarnya merupakan termokopel yang terdiri dari elektroda-elektroda yang dilas menjadi satu, terbuat dari logam yang berbeda. Ketika unsur-unsur ini dipanaskan atau didinginkan, a EMF, yang besarnya sebanding dengan perubahan suhu.

Dalam pelajaran ini kita akan melihat lebih dekat mekanisme penyediaan arus listrik jangka panjang. Mari kita perkenalkan konsep “sumber tenaga”, “gaya luar”, jelaskan prinsip kerjanya, dan juga perkenalkan konsep gaya gerak listrik.

Topik: Hukum arus searah
Pelajaran: Gaya gerak listrik

Pada salah satu topik sebelumnya (Kondisi Adanya Arus Listrik), sudah disinggung persoalan perlunya sumber tenaga listrik untuk menjaga keberadaan arus listrik dalam jangka waktu yang lama. Arusnya sendiri tentunya bisa didapat tanpa sumber listrik seperti itu. Misalnya, kapasitor habis saat kamera berkedip. Namun arus seperti itu akan terlalu cepat berlalu (Gbr. 1).

Beras. 1. Arus jangka pendek selama pelepasan timbal balik dari dua elektroskop yang bermuatan berlawanan ()

Gaya Coulomb selalu berusaha menyatukan muatan-muatan yang berlawanan, sehingga menyamakan potensial di seluruh rangkaian. Dan, seperti yang Anda ketahui, untuk adanya medan dan arus, diperlukan beda potensial. Oleh karena itu, tidak mungkin dilakukan tanpa adanya gaya lain yang memisahkan muatan dan mempertahankan beda potensial.

Definisi. Gaya pihak ketiga adalah gaya yang berasal dari non-listrik yang bertujuan untuk mengencerkan muatan.

Kekuatan-kekuatan ini dapat berbeda sifatnya tergantung pada jenis sumbernya. Pada baterai berasal dari bahan kimia, pada generator listrik berasal dari magnet. Mereka menjamin adanya arus, karena kerja gaya listrik dalam rangkaian tertutup selalu nol.

Tugas kedua sumber energi, selain mempertahankan beda potensial, adalah mengisi kembali energi yang hilang akibat tumbukan elektron dengan partikel lain, akibatnya partikel pertama kehilangan energi. energi kinetik, dan energi dalam konduktor meningkat.

Gaya asing di dalam sumber bekerja melawan gaya listrik, menyebarkan muatan ke arah yang berlawanan dengan jalur alaminya (saat bergerak dalam rangkaian eksternal) (Gbr. 2).

Beras. 2. Skema aksi kekuatan pihak ketiga

Analog dari tindakan sumber listrik dapat dianggap sebagai pompa air, yang melepaskan air melawan aliran alaminya (dari bawah ke atas, ke apartemen). Air secara alami mengalir kembali ke bawah di bawah pengaruh gravitasi, tetapi untuk pengoperasian pasokan air ke apartemen yang berkelanjutan, pengoperasian pompa yang berkelanjutan diperlukan.

Definisi. Gaya gerak listrik adalah perbandingan kerja gaya luar untuk menggerakkan suatu muatan dengan besar muatan tersebut. Penamaan - :

Satuan pengukuran:

Menyisipkan. EMF rangkaian terbuka dan tertutup

Perhatikan rangkaian berikut (Gbr. 3):

Beras. 3.

Dengan sakelar terbuka dan voltmeter ideal (resistansi sangat tinggi), tidak akan ada arus dalam rangkaian, dan hanya kerja pemisahan muatan yang akan dilakukan di dalam sel galvanik. Dalam hal ini voltmeter akan menunjukkan nilai EMF.

Ketika kunci ditutup maka arus akan mengalir melalui rangkaian, dan voltmeter tidak lagi menunjukkan nilai EMF, melainkan akan menunjukkan nilai tegangan, sama seperti pada ujung-ujung resistor. Dengan loop tertutup:

Di sini: - tegangan pada sirkuit eksternal (pada kabel beban dan suplai); - tegangan di dalam sel galvanik.

Pada pelajaran berikutnya kita akan mempelajari hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.

Bibliografi

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisika ( tingkat dasar) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Ilexa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fisika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

1. ens.tpu.ru().
2. buku fisika.ru ().
3. elektrodinamika.narod.ru ().

Pekerjaan rumah

1. Apa kekuatan eksternal, apa sifatnya?
2. Bagaimana tegangan pada kutub terbuka suatu sumber arus berhubungan dengan EMF-nya?
3. Bagaimana energi diubah dan ditransfer dalam rangkaian tertutup?
4. *GGL baterai senter adalah 4,5 V. Akankah bola lampu yang dirancang untuk 4,5 V menyala dengan intensitas penuh dari baterai ini? Mengapa?