Hvad er EMF - forklaring i enkle ord

Med EMF menes det specifikke arbejde med eksterne kræfter med at bevæge en enkelt ladning i kredsløbet til et elektrisk kredsløb. Dette begreb inden for elektricitet involverer mange fysiske fortolkninger relateret til forskellige faglige videnområder. I elektroteknik er dette det specifikke arbejde med eksterne kræfter, der vises i induktive viklinger, når et vekslende felt induceres i dem. I kemi betyder det den potentielle forskel, der opstår under elektrolyse, samt i reaktioner ledsaget af adskillelse af elektriske ladninger. I fysik svarer det til den elektromotoriske kraft, der genereres ved enderne af et elektrisk termoelement, for eksempel. For at forklare essensen af EMF med enkle ord, skal du overveje hver af mulighederne for dens fortolkning.

Før vi går videre til hoveddelen af artiklen, bemærker vi, at EMF og spænding er meget tæt i betydningen, men stadig lidt anderledes. Kort sagt er EMF ved strømkilden uden belastning, og når belastningen er tilsluttet den, er dette spænding. Fordi antallet af volt på FE under belastning næsten altid er noget mindre end uden det. Dette skyldes tilstedeværelsen af intern modstand fra sådanne strømkilder som transformatorer og galvaniske celler.

Indhold:

Elektromagnetisk induktion (selvinduktion)
Elektriske motorer og generatorer
Noget mere teori
EMF derhjemme og enheder
konklusion

Elektromagnetisk induktion (selvinduktion)

Lad os starte med elektromagnetisk induktion. Dette fænomen beskriver loven elektromagnetisk induktion faraday. Den fysiske betydning af dette fænomen er et elektromagnetisk felts evne til at inducere en EMF i en nærliggende leder. I dette tilfælde skal feltet ændres, for eksempel i størrelsen og retningen af vektorerne, eller bevæge sig i forhold til lederen, eller lederen skal bevæge sig i forhold til dette felt. I enderne af lederen i dette tilfælde opstår der en potentiel forskel.

Der er et andet fænomen, der ligner betydningen - gensidig induktion. Det består i det faktum, at en ændring i retningen og strømstyrken for en spole inducerer en EMF ved terminalerne i en nærliggende spole, den er vidt brugt inden for forskellige teknologiområder, herunder elektronik og elektronik. Det ligger til grund for driften af transformere, hvor den magnetiske strømning af den ene vikling inducerer strøm og spænding i den anden.

I elektrik bruges en fysisk effekt kaldet EMF til fremstilling af specielle vekselstrømsomformere, der giver de ønskede værdier af effektive værdier (strøm og spænding). Takket være fænomenerne induktion og selvinduktion ingeniører var i stand til at udvikle mange elektriske enheder: fra konventionelle spole (gashåndtaget) og op til transformeren.

Begrebet gensidig induktion henviser kun til vekselstrøm, hvor den magnetiske flux ændres i kredsløbet eller lederen.

For en elektrisk jævnstrøm er andre manifestationer af denne kraft karakteristiske, som f.eks. Potentialeforskellen ved polerne i en galvanisk celle, som vi vil diskutere senere.

Elektriske motorer og generatorer

Den samme elektromagnetiske effekt ses i designet asynkron eller synkron elektrisk motorhvis hovedelement er induktive spoler. Om hans arbejde på et tilgængeligt sprog er beskrevet i mange lærebøger relateret til emnet kaldet "Elektroteknik". For at forstå essensen af processerne er det nok at huske, at induktionsemf induceres, når lederen bevæger sig inden i et andet felt.

I henhold til loven om elektromagnetisk induktion, der er nævnt ovenfor, induceres ofte en tæller-EMF i motorarmaturets vikling under drift, som ofte kaldes "counter-EMF", fordi når motoren kører, er den rettet mod den påførte spænding. Dette forklarer også den kraftige stigning i den strøm, der forbruges af motoren med stigende belastning eller fastklemning af skaftet, samt hastighedsstrømme. For en elektrisk motor er alle betingelserne for udseendet af en potentiel forskel åbenlyse - en tvungen ændring i magnetfeltet i dens spoler fører til udseendet af drejningsmoment på rotorens akse.

Desværre vil vi ikke undersøge dette emne inden for denne artikel - skriv kommentarerne, hvis du er interesseret i det, og vi vil tale om det.

I en anden elektrisk enhed - en generator, er alt nøjagtigt det samme, men processerne, der forekommer i den, har den modsatte retning. En elektrisk strøm ledes gennem rotorens viklinger, der opstår et magnetfelt omkring dem (permanente magneter kan bruges). Når rotoren roterer, inducerer feltet igen en EMF i statorviklingerne - hvorfra belastningsstrømmen fjernes.

Noget mere teori

Ved design af sådanne kredsløb tages der hensyn til fordelingen af strømme og spændingsfaldet over de enkelte elementer. For at beregne fordelingen af den første parameter bruges en velkendt fysik anden lov af Kirchhoff - summen af spændingsfaldene (under hensyntagen til tegnet) på alle grene af den lukkede sløjfe er lig med den algebraiske sum af EMF for grenene i denne løkke), og til at bestemme deres værdier Ohms lov for et afsnit i en kæde eller Ohms lov for en komplet kæde, hvis formel er angivet nedenfor:

I = E / (R + r),

hvor E - EMF, R er belastningsmodstanden r er strømkildens modstand.

Strømkildens indre modstand er modstanden mellem viklingerne af generatorer og transformatorer, der afhænger af det tværsnit af tråden, som de er viklet med, og dens længde, samt den indre modstand for galvaniske celler, der afhænger af tilstanden af anoden, katoden og elektrolytten.

Ved beregningen skal der tages hensyn til strømkildens interne modstand, der betragtes som en parallel forbindelse til kredsløbet. Med en mere nøjagtig tilgang, idet der tages højde for de store værdier af driftsstrømmene, tages der hensyn til hver forbindelseslederes modstand.

EMF derhjemme og enheder

Andre eksempler findes i det praktiske liv for enhver almindelig person. Sådanne kendte ting som små batterier og andre miniature-batterier falder ind under denne kategori. I dette tilfælde dannes arbejdsemk på grund af kemiske processer, der forekommer inden i konstante spændingskilder.

Når det forekommer ved batteriets poler (poler) på grund af interne skift - er elementet helt klar til drift. Over tid falder EMF's størrelse lidt, og den interne modstand øges markant.

Som et resultat, hvis du måler spændingen på et fingerløst batteri, der ikke er tilsluttet noget, ser du 1,5V (eller deromkring) normalt for det, men når belastningen er tilsluttet batteriet, lad os sige, at du har installeret det i en enhed - det fungerer ikke.

Hvorfor? For hvis du antager, at voltmeterens interne modstand er mange gange højere end batteriets interne modstand, måler du dens EMF. Da batteriet begyndte at give strøm i belastningen ved terminalerne, blev det ikke 1,5 V, men siges 1,2 V - hverken spændingen eller strømmen var tilstrækkelig til normal drift af enheden. Bare disse 0,3V og faldt på den interne modstand i den galvaniske celle. Hvis batteriet er helt gammelt, og dets elektroder ødelægges, er der muligvis ikke nogen elektromotorisk kraft eller spænding ved batteripolerne - dvs. nul.

Dette eksempel viser tydeligt forskellen mellem EMF og spænding. Forfatteren fortæller den samme ting i slutningen af videoen, som du kan se nedenfor.

Du kan lære mere om, hvordan emfen fra en galvanisk celle opstår, og hvordan den måles i følgende video:

En meget lille elektromotorisk kraft induceres også inden i modtagerens antenne, som derefter forstærkes af specielle trin, og vi får vores tv, radio og endda Wi-Fi-signal.

konklusion

Lad os opsummere og igen kort huske, hvad EMF er, og i hvilke SI-enheder denne værdi udtrykkes.

EMF karakteriserer arbejdet med eksterne kræfter (kemiske eller fysiske) af ikke-elektrisk oprindelse i et elektrisk kredsløb. Denne kraft udfører arbejdet med at overføre elektriske ladninger til den.
EMF, ligesom spænding, måles i volt.
Forskellene mellem EMF og spændingen er, at den første måles uden belastning, og den anden med belastning, og den interne modstand for strømkilden tages i betragtning og har en effekt.

Og til sidst, for at konsolidere det dækkede materiale, anbefaler jeg dig at se en anden god video om dette emne: