Ce este fem în ce unități se măsoară. EMF. Legea lui Ohm pentru un circuit complet. Sursă EMF reală

Ce EMF(forța electromotoare) în fizică? Curentul electric nu este înțeles de toată lumea. Ca distanța spațială, doar sub nas. În general, nu este pe deplin înțeles nici de oamenii de știință. Destul de amintit Nikola Tesla cu celebrele sale experimente, cu secole înaintea timpului lor și chiar și astăzi rămânând într-un halou de mister. Astăzi nu rezolvăm mari mistere, dar încercăm să ne dăm seama ce este emf în fizică.

Definiția EMF în fizică

EMF este forța electromotoare. Notat prin literă E sau litera greacă mică epsilon.

Forta electromotoare- mărime fizică scalară care caracterizează munca forțelor externe ( forţe de origine neelectrică) care funcționează în circuite electrice de curent alternativ și continuu.

EMF, ca Voltaj e, măsurată în volți. Cu toate acestea, EMF și tensiunea sunt fenomene diferite.

Voltaj(între punctele A și B) - o mărime fizică egală cu munca câmpului electric efectiv efectuat la transferul unei sarcini de testare unitară dintr-un punct în altul.

Explicăm esența EMF „pe degete”

Pentru a înțelege ce este ce, putem da un exemplu de analogie. Imaginează-ți că avem un turn de apă plin complet cu apă. Comparați acest turn cu o baterie.

Apa exercită presiune maximă pe fundul turnului atunci când turnul este plin. În consecință, cu cât este mai puțină apă în turn, cu atât presiunea și presiunea apei care curge de la robinet sunt mai slabe. Dacă deschideți robinetul, apa va curge treptat la început sub presiune puternică, apoi din ce în ce mai încet până când presiunea va slăbi complet. Aici stresul este presiunea pe care apa o exercită pe fund. Pentru nivelul de tensiune zero, vom lua chiar partea de jos a turnului.

La fel e si cu bateria. În primul rând, includem sursa noastră de curent (bateria) în circuit, închizând-o. Să fie un ceas sau o lanternă. În timp ce nivelul de tensiune este suficient și bateria nu este descărcată, lanterna strălucește puternic, apoi se stinge treptat până se stinge complet.

Dar cum să vă asigurați că presiunea nu se epuizează? Cu alte cuvinte, cum să mențineți un nivel constant al apei în turn și o diferență constantă de potențial la polii sursei de curent. După exemplul turnului, EMF este prezentat ca o pompă, care asigură afluxul de apă nouă în turn.

Natura emf

Motivul apariției EMF în diferite surse de curent este diferit. În funcție de natura apariției, se disting următoarele tipuri:

• EMF chimică. Apare în baterii și acumulatori din cauza reacțiilor chimice.
• Thermo EMF. Apare atunci când sunt conectate contacte ale conductorilor diferiți la temperaturi diferite.
• EMF de inducție. Apare într-un generator atunci când un conductor rotativ este plasat într-un câmp magnetic. EMF va fi indusă într-un conductor atunci când conductorul traversează liniile de forță ale unui câmp magnetic constant sau când câmpul magnetic își schimbă magnitudinea.
• EMF fotoelectric. Apariția acestui EMF este facilitată de fenomenul unui efect fotoelectric extern sau intern.
• EMF piezoelectrică. EMF apare atunci când o substanță este întinsă sau comprimată.

Dragi prieteni, astăzi am luat în considerare subiectul „EMF for Dummies”. După cum puteți vedea, EMF forță de origine neelectrică, care menține fluxul de curent electric în circuit. Dacă doriți să aflați cum se rezolvă problemele cu EMF, vă sfătuim să contactați autorii noștri– specialiști selecționați și dovediți cu grijă, care vor explica rapid și clar cursul rezolvării oricărei probleme tematice. Și prin tradiție, la final vă invităm să urmăriți videoclipul de antrenament. Vizionare fericită și mult succes la studii!

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 în ele este indus un câmp alternativ. 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 de interpretare a 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. Sensul fizic al acestui fenomen este capacitatea unui câmp electromagnetic de a induce un EMF 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 diferite domenii ale tehnologiei, inclusiv electrice și electronice. 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. Opera sa este descrisă într-un limbaj accesibil în multe manuale legate 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 (pot fi utilizați 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 din cauza proceselor chimice care au loc 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

Această publicație discută termenii, legile și metodele de bază pentru calcularea EMF a inducției magnetice. Folosind materialele de mai jos, puteți determina în mod independent puterea curentului în circuitele interconectate, schimbarea tensiunii în transformatoarele tipice. Aceste informații vor fi utile pentru rezolvarea diferitelor probleme electrice.

flux magnetic

Se știe că trecerea curentului printr-un conductor este însoțită de formarea unui câmp electromagnetic. Funcționarea difuzoarelor, dispozitivelor de blocare, unităților de releu și a altor dispozitive se bazează pe acest principiu. Prin modificarea parametrilor sursei de alimentare se obține forța necesară pentru a deplasa (ține) piesele combinate cu proprietăți feromagnetice.

Cu toate acestea, este și opusul adevărat. Dacă un cadru de material conductiv este mutat între polii unui magnet permanent de-a lungul unui circuit închis corespunzător, va începe mișcarea particulelor încărcate. Prin conectarea dispozitivelor corespunzătoare, puteți înregistra modificarea curentului (tensiunii). În cursul unui experiment elementar, se poate constata o creștere a efectului în următoarele situații:

• dispunerea perpendiculară a conductorului/liniilor electrice;
• accelerarea mișcării.

Imaginea de mai sus arată cum se determină direcția curentului într-un conductor folosind o regulă simplă.

Ce este emf de inducție

Mișcarea sarcinilor menționată mai sus creează o diferență de potențial dacă circuitul este deschis. Formula prezentată arată exact cum va depinde EMF de principalii parametri:

• expresia vectorială a fluxului magnetic (B);
• lungimea (l) și viteza (v) ale conductorului de comandă;
• unghiul (α) dintre vectorii de mișcare/inducție.

Un rezultat similar poate fi obținut dacă sistemul este compus dintr-un circuit conducător staționar, care este afectat de un câmp magnetic în mișcare. Prin închiderea circuitului, creați condiții adecvate pentru mișcarea sarcinilor. Dacă folosiți o mulțime de conductori (bobină) sau vă deplasați mai repede, curentul va crește. Principiile prezentate sunt utilizate cu succes pentru a converti forțele mecanice în energie electrică.

Denumirea și unitățile de măsură

EMF din formule este notat cu vectorul E. Tensiunea creată de forțele externe este implicită. În consecință, această valoare poate fi estimată din diferența de potențial. Conform standardelor internaționale actuale (SI), unitatea de măsură este un volt. Valorile mari și mici sunt indicate folosind mai multe prefixe: „micro”, „kilo”, etc.

Legile Faraday și Lenz

Dacă se ia în considerare inducția electromagnetică, formulele acestor oameni de știință ajută la clarificarea influenței reciproce a parametrilor semnificativi ai sistemului. Definiția lui Faraday face posibilă rafinarea dependenței de CEM (E– valoare medie) din modificări ale fluxului magnetic (ΔF) și timp (Δt):

E = – ∆F/ ∆t.

Concluzii intermediare:

• curentul crește dacă conductorul traversează un număr mai mare de linii magnetice de forță pe unitatea de timp;
• „-” în formulă ajută la luarea în considerare a relației reciproce dintre polaritatea E, viteza cadrului, direcția vectorului de inducție.

Lenz a fundamentat dependența EMF de orice modificări ale fluxului magnetic. Când circuitul bobinei este închis, sunt create condiții pentru mișcarea sarcinilor. în acest exemplu de realizare, designul este convertit într-un solenoid tipic. Alături de acesta se formează un câmp electromagnetic corespunzător.

Acest om de știință a fundamentat o caracteristică importantă a EMF de inducție. Câmpul format de bobină împiedică schimbarea fluxului extern.

Mișcarea unui fir într-un câmp magnetic

După cum se arată în prima formulă (E = B * l * v * sinα), amplitudinea forței electromotoare depinde în mare măsură de parametrii conductorului. Mai precis, numărul de linii de câmp pe unitate de lungime a zonei de lucru a circuitului are un efect. O concluzie similară poate fi trasă ținând cont de schimbarea vitezei de mișcare. Nu trebuie să uităm de poziția relativă a cantităților vectoriale marcate (sinα).

Important! Deplasarea conductorului de-a lungul liniilor de forță nu provoacă inducerea unei forțe electromotoare.

Bobina rotativa

Este dificil să se asigure aranjarea optimă a componentelor funcționale în timpul mișcării când se folosește firul drept prezentat în exemplu. Cu toate acestea, prin îndoirea cadrului, puteți obține cel mai simplu generator de electricitate. Efectul maxim este asigurat de o creștere a numărului de conductori pe unitatea de volum de lucru. Designul corespunzător parametrilor menționați este o bobină, un element tipic al unui generator de curent alternativ modern.

Pentru a estima fluxul magnetic (F) puteți aplica formula:

F = B * S * cosα,

unde S este aria suprafeței de lucru considerate.

Explicaţie. Odată cu rotația uniformă a rotorului, are loc o modificare sinusoidală ciclică corespunzătoare a fluxului magnetic. Amplitudinea semnalului de ieșire se modifică într-un mod similar. Din figură reiese clar că dimensiunea decalajului dintre principalele componente funcționale ale structurii este de o anumită importanță.

Auto-inducție EMF

Dacă un curent alternativ este trecut prin bobină, în apropiere se va forma un câmp electromagnetic cu caracteristici de putere similare (schimbătoare uniform). Acesta creează un flux magnetic sinusoidal variabil, care, la rândul său, provoacă mișcarea sarcinilor și formarea unei forțe electromotoare. Acest proces se numește auto-inducție.

Având în vedere principiile de bază considerate, este ușor de determinat că F = L * l. Valoarea lui L (în henry) determină caracteristicile inductive ale bobinei. Acest parametru depinde de numărul de spire pe unitate de lungime (l) și de aria secțiunii transversale a conductorului.

Inducerea reciprocă

Dacă asamblați un modul din două bobine, în anumite condiții, puteți observa fenomenul de inducție reciprocă. O măsurătoare elementară va arăta că pe măsură ce distanța dintre elemente crește, fluxul magnetic scade. Fenomenul invers se observă pe măsură ce decalajul scade.

Pentru a găsi componente adecvate atunci când creați circuite electrice, trebuie să studiați calculele tematice:

• puteți lua de exemplu bobine cu un număr diferit de spire (n1 și n2);
• inducere reciprocă (M2) la trecerea prin primul circuit de curenteu1 se va calcula după cum urmează:

M2 = (n2 * F)/I1

• după conversia acestei expresii, se determină valoarea fluxului magnetic:

F = (M2/ n2) *I1

• pentru a calcula fem-ul inducției electromagnetice, formula este potrivită din descrierea principiilor de bază:

E2 = - n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

Dacă este necesar, puteți găsi raportul pentru prima bobină folosind un algoritm similar:

E1 = - n1 * ΔF/ Δt = M1 * ΔI2/ Δt.

Trebuie remarcat faptul că în acest caz contează forța (I2) în al doilea circuit de lucru.

Influența comună (inducția reciprocă - M) se calculează prin formula:

M = K * √(L1 * l2).

Un coeficient special (K) ia în considerare rezistența reală a conexiunii dintre bobine.

Unde sunt utilizate diferite tipuri de EMF?

Mișcarea unui conductor într-un câmp magnetic este folosită pentru a genera electricitate. Rotația rotorului este asigurată de diferența de niveluri de lichid (HPP), energia eoliană, mareele, motoarele cu combustibil.

Un număr diferit de spire (inducție reciprocă) este utilizat pentru a modifica tensiunea în înfășurarea secundară a transformatorului, după cum este necesar. În astfel de modele, cuplarea reciprocă este crescută folosind un miez feromagnetic. Inducția magnetică este folosită pentru a crea o forță puternică de respingere în crearea autostrăzilor ultramoderne. Levitația creată face posibilă eliminarea forței de frecare, creșterea semnificativă a vitezei trenului.

Video

În fizică, conceptul forta electromotoare(prescurtat - EMF) este utilizată ca principală caracteristică energetică a surselor de curent.

Forța electromotoare (EMF)

Forta electromotoare (EMF) - capacitatea sursei de energie de a crea și menține o diferență de potențial pe cleme.

EMF- măsurat în volți

Tensiunea la bornele sursei este întotdeauna mai mică EMF prin căderea de tensiune.

Forta electromotoare

U RH = E – U R0

U RH este tensiunea la bornele sursei. Măsurat cu circuitul extern închis.

E - EMF - măsurat în fabrică.

Forta electromotoare (EMF) este o mărime fizică, care este egală cu câtul împărțirii muncii care, la deplasarea unei sarcini electrice, este efectuată de forțe exterioare într-un circuit închis, la această sarcină însăși.

Trebuie remarcat faptul că forta electromotoareîn sursa de curent apare și în absența curentului în sine, adică atunci când circuitul este deschis. Această situație este de obicei numită „inactiv”, iar valoarea în sine EMF când este egală cu diferența acelor potențiale care sunt disponibile la bornele sursei de curent.

Forța electromotoare chimică

Chimic forta electromotoare este prezent în baterii, baterii galvanice în cursul proceselor de coroziune. În funcție de principiul pe care este construită funcționarea unei anumite surse de energie, acestea se numesc fie baterii, fie celule galvanice.

Una dintre principalele caracteristici distinctive ale celulelor galvanice este că aceste surse de curent sunt, ca să spunem așa, de unică folosință. În timpul funcționării lor, acele substanțe active prin care se eliberează energie electrică, ca urmare a reacțiilor chimice, se descompun aproape complet. De aceea, dacă celula galvanică este complet descărcată, atunci nu mai este posibilă utilizarea acesteia ca sursă de curent.

Spre deosebire de celulele galvanice, bateriile sunt reutilizabile. Acest lucru este posibil deoarece reacțiile chimice care au loc în ele sunt reversibile.

forță electromagnetică electromotoare

electromagnetic EMF apare în timpul funcționării unor dispozitive precum dinamo, motoare electrice, șocuri, transformatoare etc.

Esența sa este următoarea: atunci când conductorii sunt plasați într-un câmp magnetic și sunt deplasați în acesta astfel încât liniile magnetice de forță să se intersecteze, are loc ghidarea. EMF. Dacă circuitul este închis, atunci apare un curent electric în el.

În fizică, fenomenul descris mai sus se numește inducție electromagnetică. forta electromotoare, care este indus în acest caz, se numește EMF inducţie.

Trebuie remarcat faptul că indicarea EMF Inducția are loc nu numai în acele cazuri în care conductorul se mișcă într-un câmp magnetic, ci și atunci când rămâne staționar, dar, în același timp, amploarea câmpului magnetic în sine se modifică.

Forța electromotoare fotoelectrică

Acest soi forta electromotoare apare atunci când există fie un efect fotoelectric extern, fie intern.

În fizică, efectul fotoelectric (efectul fotoelectric) înseamnă acel grup de fenomene care au loc atunci când lumina acționează asupra unei substanțe și, în același timp, în ea sunt emiși electroni. Acesta se numește efect fotoelectric extern. Dacă, totuși, apare forta electromotoare sau conductivitatea electrică a unei substanțe se modifică, atunci vorbesc de un efect fotoelectric intern.

Acum, atât efectele fotoelectrice externe cât și cele interne sunt utilizate pe scară largă pentru a proiecta și fabrica un număr mare de astfel de receptoare de radiații luminoase care convertesc semnalele luminoase în cele electrice. Toate aceste dispozitive se numesc fotocelule și sunt folosite atât în ​​tehnologie, cât și în diverse cercetări științifice. În special, fotocelulele sunt folosite pentru a face cele mai obiective măsurători optice.

Forța de antrenare electrostatică

Cât despre acest tip forta electromotoare, apoi, de exemplu, apare în timpul frecării mecanice care are loc în unitățile de electrofor (demonstrație specială de laborator și dispozitive auxiliare), are loc și în nori de tunet.

Generatoarele Wimshurst (acesta este un alt nume pentru mașinile cu electrofor) utilizează un astfel de fenomen precum inducția electrostatică pentru funcționarea lor. În timpul funcționării lor, sarcinile electrice se acumulează la poli, în borcanele Leyden, iar diferența de potențial poate atinge valori foarte substanțiale (până la câteva sute de mii de volți).

Natura electricității statice este aceea că apare atunci când, din cauza pierderii sau achiziționării de electroni, echilibrul intramolecular sau intraatomic este perturbat.

Forța electromotoare piezoelectrică

Acest soi forta electromotoare apare atunci când are loc fie strângerea, fie întinderea unor substanțe numite piezoelectrice. Ele sunt utilizate pe scară largă în modele precum senzori piezoelectrici, oscilatoare cu cristal, hidrofoane și altele.

Este efectul piezoelectric care stă la baza funcționării senzorilor piezoelectrici. Ei înșiși aparțin senzorilor așa-numitului tip generator. În ele, intrarea este forța aplicată, iar ieșirea este cantitatea de electricitate.

În ceea ce privește dispozitivele precum hidrofoanele, funcționarea acestora se bazează pe principiul așa-numitului efect piezoelectric direct, pe care îl au materialele piezoceramice. Esența sa constă în faptul că, dacă presiunea sonoră este aplicată pe suprafața acestor materiale, atunci pe electrozii lor apare o diferență de potențial. Mai mult, este proporțională cu mărimea presiunii sonore.

Unul dintre principalele domenii de aplicare a materialelor piezoelectrice este producerea de oscilatoare de cuarț, care au rezonatoare de cuarț în proiectarea lor. Astfel de dispozitive sunt proiectate să primească oscilații cu o frecvență strict fixă, care sunt stabile atât în ​​timp, cât și cu schimbările de temperatură și, de asemenea, au un nivel foarte scăzut de zgomot de fază.

Forța electromotoare termoionică

Acest soi forta electromotoare apare atunci când emisia termică a particulelor încărcate are loc de la suprafața electrozilor încălziți. Emisia termoionică este utilizată pe scară largă în practică, de exemplu, funcționarea aproape tuturor tuburilor radio se bazează pe aceasta.

Forța electromotoare termoelectrică

Acest soi EMF apare atunci când temperatura este distribuită foarte neuniform la capete diferite ale conductorilor diferiți sau pur și simplu la diferite părți ale circuitului.

termoelectric forta electromotoare utilizat în dispozitive precum pirometre, termocupluri și mașini de refrigerare. Senzorii a căror funcționare se bazează pe acest fenomen se numesc termoelectrici și sunt, de fapt, termocupluri formate din electrozi lipiți împreună, din diferite metale. Când aceste elemente sunt fie încălzite, fie răcite, a EMF, care este proporțională cu modificarea temperaturii.

În această lecție, vom arunca o privire mai atentă asupra mecanismului de furnizare a unui curent electric pe termen lung. Introducem conceptele de „sursă de putere”, „forțe externe”, descriem principiul funcționării lor și introducem, de asemenea, conceptul de forță electromotoare.

Subiect: Legile curentului continuu
Lecția: Forța electromotoare

Într-unul dintre subiectele anterioare (condițiile de existență a unui curent electric), a fost deja pusă problema necesității unei surse de energie pentru menținerea pe termen lung a existenței unui curent electric. În sine, curentul, desigur, poate fi obținut fără astfel de surse de energie. De exemplu, descărcarea unui condensator în timpul blițului camerei. Dar un astfel de curent va fi prea tranzitoriu (Fig. 1).

Orez. 1. Curent de scurtă durată în timpul descărcării reciproce a două electroscoape încărcate opus ()

Forțele Coulomb se străduiesc întotdeauna să aducă împreună sarcini opuse, egalând astfel potențialele din circuit. Și, după cum știți, pentru prezența unui câmp și a unui curent, este necesară o diferență de potențial. Prin urmare, este imposibil să se facă fără alte forțe care separă sarcinile și mențin diferența de potențial.

Definiție. Forțe terțe - forțe de origine neelectrică, care vizează diluarea sarcinilor.

Aceste forțe pot fi de natură diferită în funcție de tipul sursei. În baterii sunt de origine chimică, în generatoarele electrice sunt de origine magnetică. Ei sunt cei care asigură existența curentului, deoarece munca forțelor electrice într-un circuit închis este întotdeauna egală cu zero.

A doua sarcină a surselor de energie, pe lângă menținerea diferenței de potențial, este de a completa pierderile de energie în ciocnirea electronilor cu alte particule, în urma cărora primele pierd energie cinetică, iar energia internă a conductorului crește.

Forțele terțe din interiorul sursei lucrează împotriva forțelor electrice, răspândind sarcini în direcții opuse cursului lor natural (pe măsură ce se mișcă într-un circuit extern) (Fig. 2).

Orez. 2. Schema de acțiune a forțelor terțe

Un analog al acțiunii sursei de energie poate fi considerată o pompă de apă, care lasă apa împotriva cursului său natural (de jos în sus, în apartamente). Dimpotrivă, apa coboară în mod natural sub acțiunea gravitației, dar pentru funcționarea continuă a alimentării cu apă a apartamentului este necesară funcționarea continuă a pompei.

Definiție. Forța electromotoare - raportul dintre munca forțelor externe pentru a muta sarcina la mărimea acestei sarcini. Denumire -:

Unitate de măsură:

Introduce. EMF circuit deschis și închis

Luați în considerare următorul circuit (Fig. 3):

Orez. 3.

Cu o cheie deschisă și un voltmetru ideal (rezistența este infinit de mare), nu va exista curent în circuit și se vor lucra numai la separarea sarcinilor în interiorul celulei galvanice. În acest caz, voltmetrul va afișa valoarea EMF.

Când cheia este închisă, curentul va curge prin circuit, iar voltmetrul nu va mai afișa valoarea EMF, va afișa valoarea tensiunii, la fel ca la capetele rezistenței. Cu buclă închisă:

Aici: - tensiune pe circuitul extern (la firele de sarcină și alimentare); - tensiune în interiorul celulei galvanice.

În lecția următoare, vom studia legea lui Ohm pentru un circuit complet.

Bibliografie

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizică (nivel de bază) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fizica clasa a 10-a. - M.: Ileksa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fizică. Electrodinamică. - M.: 2010.

1. ens.tpu.ru ().
2. physbook.ru ().
3. electrodinamică.narod.ru ().

Teme pentru acasă

1. Ce sunt forțele exterioare, care este natura lor?
2. Cum este tensiunea de la polii deschisi ai unei surse de curent legate de EMF?
3. Cum se transformă și se transferă energia într-un circuit închis?
4. * Baterie lanterne EMF - 4,5 V. Va arde un bec de 4,5 V la căldură maximă de la această baterie? De ce?