Vad är emk i vilka enheter mäts det. EMF. Ohms lag för en komplett krets. Verklig EMF-källa

Vad EMF(elektromotorisk kraft) i fysik? Elektrisk ström förstås inte av alla. Som rymdavstånd, bara under själva näsan. I allmänhet är det inte heller helt förstått av forskare. Tillräckligt att komma ihåg Nikola Tesla med sina berömda experiment, århundraden före sin tid och än idag kvar i en gloria av mystik. Idag löser vi inga stora mysterier, men vi försöker lista ut vad är emk i fysik.

Definition av EMF i fysik

EMFär den elektromotoriska kraften. Betecknas med bokstav E eller den lilla grekiska bokstaven epsilon.

Elektromotorisk kraft- skalär fysisk kvantitet som kännetecknar arbetet av yttre krafter ( krafter av icke-elektriskt ursprung) som arbetar i elektriska kretsar med växelström och likström.

EMF, tycka om spänning e, mätt i volt. Emellertid är EMF och spänning olika fenomen.

Spänning(mellan punkterna A och B) - en fysisk kvantitet som är lika med arbetet med det effektiva elektriska fältet som utförs vid överföring av en enhetstestladdning från en punkt till en annan.

Vi förklarar essensen av EMF "på fingrarna"

För att förstå vad som är vad kan vi ge ett analogiexempel. Föreställ dig att vi har ett vattentorn helt fyllt med vatten. Jämför detta torn med ett batteri.

Vatten utövar maximalt tryck på botten av tornet när tornet är fullt. Följaktligen, ju mindre vatten i tornet, desto svagare är trycket och trycket på vattnet som strömmar från kranen. Om du öppnar kranen kommer vattnet gradvis att rinna ut först under starkt tryck, och sedan allt långsammare tills trycket försvagas helt. Här är stress det tryck som vattnet utövar på botten. För nivån på nollspänning tar vi botten av tornet.

Det är samma sak med batteriet. Först inkluderar vi vår nuvarande källa (batteri) i kretsen och stänger den. Låt det vara en klocka eller en ficklampa. Medan spänningsnivån är tillräcklig och batteriet inte är urladdat, lyser ficklampan starkt och slocknar sedan gradvis tills den slocknar helt.

Men hur ser man till att trycket inte tar slut? Med andra ord, hur man upprätthåller en konstant vattennivå i tornet, och en konstant potentialskillnad vid strömkällans poler. Efter exemplet med tornet presenteras EMF som en pump, som säkerställer inflödet av nytt vatten i tornet.

Emfens natur

Orsaken till förekomsten av EMF i olika strömkällor är olika. Beroende på händelsens art särskiljs följande typer:

• Kemisk emf. Förekommer i batterier och ackumulatorer på grund av kemiska reaktioner.
• Termo EMF. Uppstår när kontakter av olika ledare vid olika temperaturer är anslutna.
• EMF av induktion. Uppstår i en generator när en roterande ledare placeras i ett magnetfält. EMF kommer att induceras i en ledare när ledaren korsar kraftlinjerna för ett konstant magnetfält eller när magnetfältet ändras i storlek.
• Fotoelektrisk EMF. Förekomsten av denna EMF underlättas av fenomenet med en extern eller intern fotoelektrisk effekt.
• Piezoelektrisk emf. EMF uppstår när ett ämne sträcks eller komprimeras.

Kära vänner, idag har vi övervägt ämnet "EMF for Dummies". Som du kan se, EMF kraft av icke-elektriskt ursprung, som upprätthåller flödet av elektrisk ström i kretsen. Om du vill veta hur problem med EMF löses råder vi dig att kontakta våra författare– noggrant utvalda och beprövade specialister som snabbt och tydligt förklarar hur man löser alla tematiska problem. Och av tradition, i slutet inbjuder vi dig att titta på träningsvideon. Trevlig visning och lycka till med dina studier!

EMF förstås som det specifika arbetet av yttre krafter för att flytta en enhetsladdning i kretsen av en elektrisk krets. Detta begrepp inom el involverar många fysiska tolkningar relaterade till olika områden av teknisk kunskap. Inom elektroteknik är detta det specifika arbetet med yttre krafter som uppträder i induktiva lindningar när ett växelfält induceras i dem. Inom kemi betyder det potentialskillnaden som uppstår under elektrolys, såväl som i reaktioner åtföljda av separation av elektriska laddningar. Inom fysiken motsvarar det den elektromotoriska kraft som genereras i ändarna av till exempel ett elektriskt termoelement. För att förklara essensen av EMF i enkla ord måste du överväga vart och ett av alternativen för dess tolkning.

Innan vi går vidare till huvuddelen av artikeln, noterar vi att EMF och spänning är mycket lika begrepp i betydelse, men fortfarande något olika. Kort sagt, EMF är på strömkällan utan belastning, och när en belastning är ansluten till den är detta redan spänning. Eftersom antalet volt på IP under belastning nästan alltid är något mindre än utan det. Detta beror på det interna motståndet hos kraftkällor som transformatorer och galvaniska celler.

Elektromagnetisk induktion (självinduktion)

Låt oss börja med elektromagnetisk induktion. Detta fenomen beskriver lagen. Den fysiska innebörden av detta fenomen är förmågan hos ett elektromagnetiskt fält att inducera en EMF i en närliggande ledare. I detta fall måste antingen fältet ändras, till exempel i storlek och riktning på vektorerna, eller röra sig i förhållande till ledaren, eller så måste ledaren röra sig i förhållande till detta fält. I detta fall uppstår en potentialskillnad vid ledarens ändar.

Det finns ett annat fenomen som liknar betydelsen - ömsesidig induktion. Det ligger i det faktum att en förändring i riktningen och strömstyrkan hos en spole inducerar en EMF vid terminalerna på en närliggande spole, som används allmänt inom olika teknikområden, inklusive elektrisk och elektronik. Det ligger till grund för driften av transformatorer, där det magnetiska flödet i en lindning inducerar ström och spänning i den andra.

Inom elektronik används en fysisk effekt som kallas EMF vid tillverkning av speciella växelströmsomvandlare som ger de önskade värdena för effektiva kvantiteter (ström och spänning). Tack vare fenomenen induktion och ingenjörer var det möjligt att utveckla många elektriska enheter: från en konventionell (choke) till en transformator.

Konceptet med ömsesidig induktans gäller endast växelström, under vars flöde det magnetiska flödet ändras i kretsen eller ledaren.

För en elektrisk ström med konstant riktning är andra manifestationer av denna kraft karakteristiska, som till exempel potentialskillnaden vid polerna i en galvanisk cell, som vi kommer att diskutera nedan.

Elmotorer och generatorer

Samma elektromagnetiska effekt observeras i designen eller vars huvudelement är induktiva spolar. Hans arbete beskrivs på ett lättillgängligt språk i många läroböcker relaterade till ämnet "Elektroteknik". För att förstå kärnan i de pågående processerna räcker det att komma ihåg att induktions-EMK induceras när ledaren rör sig inuti ett annat fält.

Enligt lagen om elektromagnetisk induktion som nämnts ovan, induceras en räknare EMF i motorns ankarlindning under drift, vilket ofta kallas "back EMF", eftersom när motorn är igång riktas den mot den pålagda spänningen. Detta förklarar också den kraftiga ökningen av strömmen som förbrukas av motorn när belastningen ökas eller axeln fastnar, såväl som startströmmar. För en elektrisk motor är alla villkor för uppkomsten av en potentialskillnad uppenbara - en påtvingad förändring i magnetfältet i dess spolar leder till utseendet av ett vridmoment på rotoraxeln.

Tyvärr, inom den här artikeln kommer vi inte att fördjupa oss i detta ämne - skriv i kommentarerna om det är av intresse för dig, så kommer vi att berätta om det.

I en annan elektrisk enhet - en generator, är allt exakt detsamma, men de processer som sker i den har motsatt riktning. En elektrisk ström passerar genom rotorlindningarna, ett magnetfält uppstår runt dem (permanenta magneter kan användas). När rotorn roterar inducerar fältet i sin tur en EMF i statorlindningarna - från vilken belastningsströmmen tas bort.

Lite mer teori

Vid konstruktion av sådana kretsar beaktas fördelningen av strömmar och spänningsfallet på enskilda element. För att beräkna fördelningen av den första parametern används den kända från fysiken - summan av spänningsfall (med hänsyn till tecknet) på alla grenar av en sluten krets är lika med den algebraiska summan av EMF för grenarna i denna krets ), och för att bestämma deras värden använder de för en sektion av kretsen eller Ohms lag för en komplett krets, formeln som ges nedan:

I=E/(R+r),

varE - EMF,R är belastningsmotståndet,r är strömförsörjningsresistansen.

Strömförsörjningens inre motstånd är motståndet hos lindningarna hos generatorer och transformatorer, vilket beror på tvärsnittet av tråden med vilken de är lindade och dess längd, såväl som det inre motståndet hos galvaniska celler, vilket beror på tillståndet hos anoden, katoden och elektrolyten.

Vid utförande av beräkningar beaktas nödvändigtvis strömkällans inre resistans, betraktad som en parallell anslutning till kretsen. I ett mer exakt tillvägagångssätt, med hänsyn till de stora värdena på driftströmmar, beaktas resistansen hos varje anslutningsledare.

EMF i vardagen och måttenheter

Andra exempel finns i det praktiska livet för vilken vanlig människa som helst. Denna kategori inkluderar sådana välbekanta saker som små batterier, såväl som andra miniatyrbatterier. I det här fallet bildas arbets-EMK på grund av kemiska processer som sker inuti DC-spänningskällor.

När det uppstår vid batteriets poler på grund av interna förändringar är elementet helt klart för drift. Med tiden minskar värdet på EMF något, och det interna motståndet ökar markant.

Som ett resultat, om du mäter spänningen på ett AA-batteri som inte är anslutet till någonting, ser du 1,5V (eller så) normalt för det, men när en belastning är ansluten till batteriet, låt oss säga att du installerade det i någon enhet - det fungerar inte.

Varför? För om vi antar att voltmeterns inre resistans är många gånger högre än batteriets inre resistans, då mätte du dess EMF. När batteriet började avge ström i lasten blev dess terminaler inte 1,5V, men säg 1,2V - enheten har inte tillräckligt med spänning eller ström för normal drift. Just dessa 0,3V föll på den galvaniska cellens inre motstånd. Om batteriet är mycket gammalt och dess elektroder är förstörda, kan det inte finnas någon elektromotorisk kraft eller spänning alls vid batteripolerna - dvs. noll.

Detta exempel visar tydligt skillnaden mellan EMF och spänning. Författaren säger detsamma i slutet av videon, som du kan se nedan.

Du kan lära dig mer om hur EMF i en galvanisk cell uppstår och hur den mäts i följande video:

En mycket liten elektromotorisk kraft induceras också i mottagarantennen, som sedan förstärks av speciella kaskader, och vi tar emot vår TV, radio och till och med Wi-Fi-signal.

Slutsats

Låt oss sammanfatta och återigen kort komma ihåg vad EMF är och i vilka SI-enheter denna kvantitet uttrycks.

1. EMF kännetecknar arbetet med externa krafter (kemiska eller fysiska) av icke-elektriskt ursprung i en elektrisk krets. Denna kraft gör arbetet med att överföra elektriska laddningar till den.
2. EMF, liksom spänning, mäts i volt.
3. Skillnaderna mellan EMF och spänning är att den första mäts utan belastning och den andra med belastning, samtidigt som man tar hänsyn till och påverkar strömkällans inre motstånd.

Och slutligen, för att konsolidera det täckta materialet, råder jag dig att titta på en annan bra video om detta ämne:

material

Denna publikation diskuterar de grundläggande termerna, lagarna och metoderna för beräkning av magnetisk induktions EMF. Med hjälp av materialen nedan kan du självständigt bestämma strömstyrkan i sammankopplade kretsar, förändringen i spänningen i typiska transformatorer. Denna information kommer att vara användbar för att lösa olika elektriska problem.

magnetiskt flöde

Det är känt att passagen av ström genom en ledare åtföljs av bildandet av ett elektromagnetiskt fält. Driften av högtalare, låsenheter, reläenheter och andra enheter är baserad på denna princip. Genom att ändra kraftkällans parametrar erhålls de nödvändiga kraftansträngningarna för att flytta (hålla) de kombinerade delarna med ferromagnetiska egenskaper.

Det motsatta är dock också sant. Om en ram av ledande material flyttas mellan polerna på en permanentmagnet längs en motsvarande sluten krets, kommer rörelsen av laddade partiklar att börja. Genom att ansluta lämpliga enheter kan du registrera förändringen i ström (spänning). Under loppet av ett elementärt experiment kan man ta reda på en ökning av effekten i följande situationer:

• vinkelrätt arrangemang av ledaren/kraftledningarna;
• rörelseacceleration.

Bilden ovan visar hur man bestämmer strömriktningen i en ledare med hjälp av en enkel regel.

Vad är induktion emf

Rörelsen av laddningar som noterats ovan skapar en potentialskillnad om kretsen är öppen. Den presenterade formeln visar exakt hur EMF kommer att bero på huvudparametrarna:

• vektoruttryck av det magnetiska flödet (B);
• längd (l) och hastighet (v) för styrledaren;
• vinkel (α) mellan rörelse/induktionsvektorer.

Ett liknande resultat kan erhållas om systemet är sammansatt av en stationär ledande krets, som påverkas av ett rörligt magnetfält. Genom att sluta kretsen skapa lämpliga förhållanden för laddningens rörelse. Om du använder många ledare (spole) eller rör dig snabbare kommer strömmen att öka. De presenterade principerna används framgångsrikt för att omvandla mekaniska krafter till elektrisk energi.

Beteckning och måttenheter

EMF i formlerna betecknas med vektorn E. Spänningen som skapas av yttre krafter är underförstådd. Följaktligen kan detta värde uppskattas från potentialskillnaden. Enligt gällande internationella standarder (SI) är måttenheten en volt. Stora och små värden anges med flera prefix: "mikro", "kilo" etc.

Faraday och Lenz lagar

Om elektromagnetisk induktion övervägs hjälper dessa forskares formler till att klargöra den ömsesidiga påverkan av betydande systemparametrar. Faradays definition gör det möjligt att förfina EMF-beroendet (E– medelvärde) från förändringar i det magnetiska flödet (ΔF) och tid (Δt):

E = – ∆F/ ∆t.

Mellanliggande slutsatser:

• strömmen ökar om ledaren korsar ett större antal magnetiska kraftlinjer per tidsenhet;
• "-" i formeln hjälper till att ta hänsyn till det ömsesidiga förhållandet mellan polariteten E, hastigheten på ramen, induktionsvektorns riktning.

Lenz underbyggde EMF:s beroende av eventuella förändringar i det magnetiska flödet. När spolkretsen är sluten skapas förutsättningar för laddningarnas rörelse. I denna utföringsform omvandlas konstruktionen till en typisk solenoid. Ett motsvarande elektromagnetiskt fält bildas bredvid den.

Denna forskare underbyggde en viktig egenskap hos induktions-EMK. Fältet som bildas av spolen förhindrar att det externa flödet förändras.

En tråds rörelse i ett magnetfält

Som visas i den första formeln (E = B * l * v * sinα), beror amplituden för den elektromotoriska kraften till stor del på ledarens parametrar. Närmare bestämt har antalet fältlinjer per längdenhet av kretsens arbetsområde en effekt. En liknande slutsats kan dras med hänsyn till förändringen i rörelsehastigheten. Man bör inte glömma den relativa positionen för de markerade vektorkvantiteterna (sinα).

Viktig! Att flytta ledaren längs kraftlinjerna provocerar inte induktionen av en elektromotorisk kraft.

Roterande spole

Det är svårt att säkerställa det optimala arrangemanget av funktionella komponenter under förflyttning när man använder den raka tråden som visas i exemplet. Men genom att böja ramen kan du få den enklaste generatorn av el. Den maximala effekten tillhandahålls av en ökning av antalet ledare per enhet arbetsvolym. Designen som motsvarar de noterade parametrarna är en spole, ett typiskt element i en modern växelströmsgenerator.

För att uppskatta det magnetiska flödet (F) kan du använda formeln:

F = B * S * cosα,

där S är arean av den betraktade arbetsytan.

Förklaring. Med likformig rotation av rotorn uppstår en motsvarande cyklisk sinusformad förändring av det magnetiska flödet. Amplituden för utsignalen ändras på liknande sätt. Det är tydligt från figuren att storleken på gapet mellan strukturens huvudfunktionella komponenter är av viss betydelse.

EMF självinduktion

Om en växelström passerar genom spolen kommer ett elektromagnetiskt fält med liknande (likformigt växlande) effektegenskaper att bildas i närheten. Det skapar ett variabelt sinusformigt magnetiskt flöde, vilket i sin tur provocerar laddningens rörelse och bildandet av en elektromotorisk kraft. Denna process kallas självinduktion.

Med tanke på de övervägda grundprinciperna är det lätt att fastställa att F = L * l. Värdet på L (i Henry) bestämmer spolens induktiva egenskaper. Denna parameter beror på antalet varv per längdenhet (l) och ledarens tvärsnittsarea.

Ömsesidig induktion

Om du monterar en modul med två spolar, under vissa förhållanden, kan du observera fenomenet ömsesidig induktion. En elementär mätning kommer att visa att när avståndet mellan elementen ökar, minskar det magnetiska flödet. Det omvända fenomenet observeras när gapet minskar.

För att hitta lämpliga komponenter när du skapar elektriska kretsar måste du studera tematiska beräkningar:

• du kan till exempel ta spolar med olika antal varv (n1 och n2);
• ömsesidig induktion (M2) när den passerar genom den första strömkretsenjag1 kommer att beräknas enligt följande:

M2 = (n2 * F)/I1

• efter omvandling av detta uttryck bestäms värdet på det magnetiska flödet:

F = (M2/n2) *I1

• för att beräkna emk för elektromagnetisk induktion är formeln lämplig från beskrivningen av de grundläggande principerna:

E2 = - n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

Om det behövs kan du hitta förhållandet för den första spolen med en liknande algoritm:

El = - n1 * AF/At = M1 * AI2/At.

Det bör noteras att i detta fall har kraften (I2) i den andra arbetskretsen betydelse.

Gemensamt inflytande (ömsesidig induktion - M) beräknas med formeln:

M = K * √(L1 * 12).

En speciell koefficient (K) tar hänsyn till den faktiska styrkan hos anslutningen mellan spolarna.

Var används olika typer av EMF?

Att flytta en ledare i ett magnetfält används för att generera elektricitet. Rotorns rotation tillhandahålls av skillnaden i vätskenivåer (HPP), vindenergi, tidvatten, bränslemotorer.

Ett annat antal varv (ömsesidig induktion) används för att ändra spänningen i transformatorns sekundärlindning efter behov. I sådana konstruktioner ökas den ömsesidiga kopplingen med hjälp av en ferromagnetisk kärna. Magnetisk induktion används för att skapa en kraftfull frånstötande kraft vid skapandet av ultramoderna motorvägar. Den skapade levitationen gör det möjligt att eliminera friktionskraften, öka tågets hastighet avsevärt.

Video

I fysik, konceptet elektromotorisk kraft(förkortat - EMF) används som den huvudsakliga energikaraktäristiken för nuvarande källor.

Elektromotorisk kraft (EMF)

Elektromotorisk kraft (EMF) - energikällans förmåga att skapa och upprätthålla en potentialskillnad på klämmorna.

EMF- mätt i volt

Spänningen vid källklämmorna är alltid lägre EMF av spänningsfallet.

Elektromotorisk kraft

U RH = E – U R0

U RH är spänningen vid källklämmorna. Mäts med den externa kretsen sluten.

E - EMF - mätt på fabrik.

Elektromotorisk kraft (EMF) är en fysisk storhet, som är lika med kvoten av fördelningen av det arbete som vid förflyttning av en elektrisk laddning utförs av yttre krafter i en sluten krets, till denna laddning själv.

Det ska noteras att elektromotorisk kraft i strömkällan förekommer också i frånvaro av själva strömmen, det vill säga när kretsen är öppen. Denna situation brukar kallas "tomgång", och själva värdet EMF när den är lika med skillnaden i de potentialer som är tillgängliga vid strömkällans terminaler.

Kemisk elektromotorisk kraft

Kemisk elektromotorisk kraft finns i batterier, galvaniska batterier under korrosionsprocesser. Beroende på principen på vilken driften av en viss strömkälla är byggd, kallas de antingen batterier eller galvaniska celler.

En av de främsta utmärkande egenskaperna hos galvaniska celler är att dessa strömkällor så att säga är av engångstyp. Under deras funktion förfaller de aktiva ämnen på grund av vilka elektrisk energi frigörs, som ett resultat av kemiska reaktioner, nästan helt. Det är därför om den galvaniska cellen är helt urladdad, är det inte längre möjligt att använda den som en strömkälla.

Till skillnad från galvaniska celler är batterier återanvändbara. Detta är möjligt eftersom de kemiska reaktionerna som sker i dem är reversibla.

elektromagnetisk elektromotorisk kraft

elektromagnetiska EMF uppstår under driften av sådana enheter som dynamo, elmotorer, choker, transformatorer etc.

Dess väsen är följande: när ledare placeras i ett magnetfält och de flyttas i det på ett sådant sätt att de magnetiska kraftlinjerna skär varandra, sker styrning. EMF. Om kretsen är sluten, uppstår en elektrisk ström i den.

Inom fysiken kallas det ovan beskrivna fenomenet för elektromagnetisk induktion. elektromotorisk kraft, som induceras i detta fall, kallas EMF induktion.

Det bör noteras att pekar EMF Induktion sker inte bara i de fall då ledaren rör sig i ett magnetfält, utan också när den förblir stationär, men samtidigt förändras magnetfältets storlek.

Fotoelektrisk elektromotorisk kraft

Denna sort elektromotorisk kraft uppstår när det finns antingen en extern eller intern fotoelektrisk effekt.

Inom fysiken betyder den fotoelektriska effekten (fotoelektrisk effekt) den grupp av fenomen som uppstår när ljus verkar på ett ämne, och samtidigt emitteras elektroner i det. Detta kallas den externa fotoelektriska effekten. Om det däremot dyker upp elektromotorisk kraft eller den elektriska ledningsförmågan hos ett ämne förändras, då talar de om en intern fotoelektrisk effekt.

Nu används både externa och interna fotoelektriska effekter mycket ofta för att designa och tillverka ett stort antal sådana ljusstrålningsmottagare som omvandlar ljussignaler till elektriska. Alla dessa enheter kallas fotoceller och används både inom teknik och i olika vetenskapliga undersökningar. I synnerhet används fotoceller för att göra de mest objektiva optiska mätningarna.

Elektrostatisk drivkraft

När det gäller denna typ elektromotorisk kraft, då uppstår det till exempel under mekanisk friktion som uppstår i elektroforenheter (särskild laboratoriedemonstration och hjälpanordningar), det sker även i åskmoln.

Wimshurst-generatorer (detta är ett annat namn för elektroformaskiner) använder ett sådant fenomen som elektrostatisk induktion för sin drift. Under deras drift ackumuleras elektriska laddningar vid polerna, i Leyden-burkar, och potentialskillnaden kan nå mycket betydande värden (upp till flera hundra tusen volt).

Naturen hos statisk elektricitet är att den uppstår när, på grund av förlust eller förvärv av elektroner, intramolekylär eller intraatomär jämvikt störs.

Piezoelektrisk elektromotorisk kraft

Denna sort elektromotorisk kraft uppstår när antingen klämning eller sträckning av ämnen som kallas piezoelektrik inträffar. De används ofta i konstruktioner som piezoelektriska sensorer, kristalloscillatorer, hydrofoner och några andra.

Det är den piezoelektriska effekten som ligger till grund för driften av piezoelektriska sensorer. De tillhör själva sensorerna av den så kallade generatortypen. I dem är ingången den applicerade kraften och uteffekten är mängden elektricitet.

När det gäller enheter som hydrofoner är deras funktion baserad på principen om den så kallade direkta piezoelektriska effekten, som piezokeramiska material har. Dess kärna ligger i det faktum att om ljudtryck appliceras på ytan av dessa material, uppstår en potentialskillnad på deras elektroder. Dessutom är den proportionell mot storleken på ljudtrycket.

Ett av de huvudsakliga tillämpningsområdena för piezoelektriska material är tillverkningen av kvartsoscillatorer, som har kvartsresonatorer i sin design. Sådana enheter är utformade för att ta emot svängningar med en strikt fast frekvens, som är stabila både i tid och med temperaturförändringar, och har också en mycket låg nivå av fasbrus.

Termionisk elektromotorisk kraft

Denna sort elektromotorisk kraft uppstår när termisk emission av laddade partiklar sker från ytan på uppvärmda elektroder. Termionisk emission används ofta i praktiken, till exempel är driften av nästan alla radiorör baserad på den.

Termoelektrisk elektromotorisk kraft

Denna sort EMF uppstår när temperaturen är mycket ojämnt fördelad i olika ändar av olika ledare eller helt enkelt på olika delar av kretsen.

termoelektrisk elektromotorisk kraft används i enheter som pyrometrar, termoelement och kylmaskiner. Sensorer vars funktion är baserad på detta fenomen kallas termoelektriska, och är i själva verket termoelement som består av elektroder lödda samman, gjorda av olika metaller. När dessa element antingen värms eller kyls, a EMF, vilket är proportionellt mot temperaturförändringen.

I den här lektionen kommer vi att titta närmare på mekanismen för att tillhandahålla en långsiktig elektrisk ström. Vi introducerar begreppen "kraftkälla", "externa krafter", beskriver principen för deras funktion och introducerar också begreppet elektromotorisk kraft.

Ämne: Likströmslagar
Lektion: Elektromotorisk kraft

I ett av de tidigare ämnena (villkoren för existensen av en elektrisk ström) togs redan frågan om behovet av en kraftkälla för det långsiktiga underhållet av existensen av en elektrisk ström upp. Självklart kan strömmen erhållas utan sådana kraftkällor. Till exempel att ladda ur en kondensator under en kamerablixt. Men en sådan ström kommer att vara för övergående (Fig. 1).

Ris. 1. Kortvarig ström under ömsesidig urladdning av två motsatt laddade elektroskop ()

Coulomb-krafter strävar alltid efter att föra samman motsatta laddningar och därigenom utjämna potentialerna i hela kretsen. Och, som du vet, för närvaron av ett fält och en ström, är en potentialskillnad nödvändig. Därför är det omöjligt att göra utan några andra krafter som separerar laddningarna och upprätthåller potentialskillnaden.

Definition. Yttre krafter - krafter av icke-elektriskt ursprung, som syftar till att odla laddningar.

Dessa krafter kan vara av olika karaktär beroende på typ av källa. I batterier är de av kemiskt ursprung, i elektriska generatorer är de av magnetiskt ursprung. Det är de som säkerställer existensen av strömmen, eftersom arbetet med elektriska krafter i en sluten krets alltid är lika med noll.

Den andra uppgiften för energikällor, förutom att upprätthålla potentialskillnaden, är att fylla på energiförluster vid kollision av elektroner med andra partiklar, som ett resultat av vilket de förra förlorar kinetisk energi och den inre energin hos ledaren ökar.

Tredjepartskrafter inuti källan arbetar mot elektriska krafter och sprider laddningar i motsatta riktningar till deras naturliga kurs (när de rör sig i en extern krets) (Fig. 2).

Ris. 2. Åtgärdsplan för tredje parts styrkor

En analog av kraftkällans verkan kan betraktas som en vattenpump, som släpper in vatten mot sin naturliga kurs (från botten till toppen, in i lägenheter). Omvänt sjunker vattnet naturligt under tyngdkraften, men för kontinuerlig drift av vattenförsörjningen i lägenheten är pumpens kontinuerliga drift nödvändig.

Definition. Elektromotorisk kraft - förhållandet mellan externa krafters arbete för att flytta laddningen till storleken på denna laddning. Beteckning - :

Måttenhet:

Föra in. EMF öppen och sluten krets

Tänk på följande krets (fig. 3):

Ris. 3.

Med en öppen nyckel och en idealisk voltmeter (motståndet är oändligt högt) kommer det inte att finnas någon ström i kretsen, och endast arbete med separation av laddningar kommer att utföras inuti den galvaniska cellen. I detta fall kommer voltmetern att visa EMF-värdet.

När nyckeln är stängd kommer ström att flyta genom kretsen, och voltmetern kommer inte längre att visa EMF-värdet, den kommer att visa spänningsvärdet, samma som i ändarna av motståndet. Med sluten slinga:

Här: - spänning på den externa kretsen (vid belastnings- och matningsledningar); - spänning inuti den galvaniska cellen.

I nästa lektion kommer vi att studera Ohms lag för en komplett krets.

Bibliografi

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fysik (grundläggande nivå) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fysik årskurs 10. - M.: Ileksa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fysik. Elektrodynamik. - M.: 2010.

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

Läxa

1. Vad är yttre krafter, vad är deras natur?
2. Hur är spänningen vid de öppna polerna hos en strömkälla relaterad till dess EMF?
3. Hur omvandlas och överförs energi i en sluten krets?
4. * Ficklampa batteri EMF - 4,5 V. Kommer en 4,5 V glödlampa att brinna med full värme från detta batteri? Varför?