Mikä on EMF - selitys yksinkertaisilla sanoilla
Ennen kuin siirrymme artikkelin pääosaan, huomaamme, että EMF ja jännite ovat merkitykseltään hyvin lähellä, mutta silti hieman erilaisia. Lyhyesti sanottuna, EMF on virtalähteessä ilman kuormaa, ja kun kuorma on kytketty siihen, tämä on jännitettä. Koska FE: n volttien lukumäärä kuormitettuna on melkein aina jonkin verran vähemmän kuin ilman sitä. Tämä johtuu sellaisten voimanlähteiden kuten muuntajan ja galvaanisen kennon sisäisestä vastuskyvystä.
Sähkömagneettinen induktio (itseinduktio)
Aloitetaan sähkömagneettisella induktiolla. Tämä ilmiö kuvaa lakia. sähkömagneettinen induktio torstaina. Tämän ilmiön fysikaalinen merkitys on sähkömagneettisen kentän kyky indusoida EMF läheisessä johtimessa. Tässä tapauksessa joko kentän tulisi muuttua, esimerkiksi vektorien suuruudessa ja suunnassa, tai liikkua johtimeen nähden, tai johtimen tulisi liikkua suhteessa tähän kenttään. Johtimen päissä esiintyy tässä tapauksessa potentiaaliero.
On myös toinen ilmiö, jolla on samanlainen merkitys - keskinäinen induktio. Se johtuu siitä, että yhden kelan suunnan ja virran voimakkuuden muutos aiheuttaa EMF: n läheisen kelan liittimissä; sitä käytetään laajasti eri tekniikan aloilla, mukaan lukien sähkö ja elektroniikka. Se on muuntajan toiminnan taustalla, jossa yhden käämin magneettinen vuoto indusoi virran ja jännitteen toisessa.
Sähköalalla fysikaalista vaikutusta, jota kutsutaan EMF: ksi, käytetään valmistettaessa erityisiä vaihtovirtamuuntajia, jotka tarjoavat halutut efektiivisten arvojen (virran ja jännitteen) arvot. Kiitos induktioilmiöiden ja itseinduktanssin insinöörit pystyivät kehittämään monia sähkölaitteita: perinteisistä IC (kaasuläppä) ja muuntajaan asti.
Keskinäisen induktion käsite viittaa vain vaihtovirtaan, jonka läpikulun aikana magneettinen virta muuttuu piirissä tai johtimessa.
Tasavirtaiselle sähkövirralle ovat tämän voiman muut ilmenemismuodot tunnusomaisia, kuten esimerkiksi galvaanisen kennon napojen potentiaalierot, joista keskustellaan myöhemmin.
Sähkömoottorit ja generaattorit
Sama sähkömagneettinen vaikutus havaitaan suunnittelussa asynkroninen tai synkroninen sähkömoottorijoiden pääelementti on induktiiviset kelat. Tietoja hänen työstään helposti saatavilla olevalla kielellä on kuvattu monissa oppikirjoissa, jotka liittyvät aiheeseen nimeltä "Sähkötekniikka". Prosessien olemuksen ymmärtämiseksi riittää, että muistetaan, että induktioemf saadaan aikaan, kun johdin liikkuu toisen kentän sisällä.
Edellä mainitun sähkömagneettista induktiota koskevan lain mukaan moottorin ankkurikäämityksessä indusoidaan usein vasta-EMF moottorin käytön aikana, jota usein kutsutaan ”vasta-EMF: ksi”, koska moottorin käydessä se on suunnattu käytettyyn jännitteeseen. Tämä selittää myös moottorin kuluttaman virran voimakkaan kasvun akselin lisääntyneen kuormituksen tai tukkeutumisen, kuten myös tunkeutumisvirtojen kanssa. Sähkömoottorilla kaikki edellytykset potentiaalieron esiintymiselle ovat ilmeiset - sen käämien magneettikentän pakotettu muutos johtaa vääntömomentin näyttämiseen roottorin akselilla.
Valitettavasti emme syventä tätä aihetta tässä artikkelissa - kirjoita kommentteihin, jos olet kiinnostunut siitä, ja puhumme siitä.
Toisessa sähkölaitteessa - generaattorissa, kaikki on täsmälleen sama, mutta siinä tapahtuvat prosessit ovat vastakkaisia. Roottorin käämien läpi kulkee sähkövirta, niiden ympärille syntyy magneettikenttä (pysyviä magneetteja voidaan käyttää). Kun roottori pyörii, kenttä puolestaan indusoi EMF: n staattorikäämityksissä - josta kuormavirta poistetaan.
Jotakin teoriaa
Suunnitellessaan tällaisia piirejä otetaan huomioon virran jakautuminen ja jännitteen pudotus yksittäisten elementtien välillä. Ensimmäisen parametrin jakauman laskemiseksi käytetään fysiikasta hyvin tunnettua Kirchhoffin toinen laki - jännitehäviöiden summa (ottaen merkki huomioon) kaikilla suljetun silmukan haaroilla on yhtä suuri kuin tämän silmukan haarojen algebrallinen summa EMF) ja niiden arvojen määrittämiseksi käyttö Ohmin laki ketjun osasta tai Ohmin laista kokonaiselle ketjulle, jonka kaava on annettu alla:
I = E / (R + r),
jossa E - EMF, R on kuormitusvastus r on virtalähteen vastus.
Virtalähteen sisäinen resistanssi on generaattoreiden ja muuntajan käämien vastus, joka riippuu sen vaijerin poikkileikkauksesta, jonka kanssa ne on kelattu, ja sen pituudesta, samoin kuin galvaanisten kennojen sisäisestä vastuksesta, joka riippuu anodin, katodin ja elektrolyytin tilasta.
Laskelmia suoritettaessa on otettava huomioon virtalähteen sisäinen vastus, jota pidetään rinnakkaisena liitoksena piiriin. Tarkemmalla lähestymistavalla ja käyttövirtojen suuret arvot huomioon ottaen kunkin kytkentäjohtimen vastus otetaan huomioon.
EMF kotona ja yksiköissä
Muita esimerkkejä löytyy minkä tahansa tavallisen ihmisen käytännöstä. Tähän luokkaan kuuluvat sellaiset tutut asiat kuin pienikokoiset paristot ja muut pienet akut. Tässä tapauksessa työskentelevä emf muodostuu vakiojännitelähteiden sisällä tapahtuvien kemiallisten prosessien takia.
Kun se tapahtuu akun napoissa (napoissa) sisäisten muutosten takia - elementti on täysin käyttövalmis. Ajan myötä EMF: n voimakkuus pienenee hieman ja sisäinen vastus kasvaa huomattavasti.
Seurauksena on, että mittaamalla jännite sormettomalla akulla, jota ei ole kytketty mihinkään, näet sen olevan 1,5 V normaalia (tai niin), mutta kun kuorma on kytketty akkuun, sanotaan, että olet asentanut sen johonkin laitteeseen - se ei toimi.
Miksi? Koska jos oletat, että voltmetrin sisäinen vastus on monta kertaa suurempi kuin akun sisäinen vastus, mittasit sen EMF. Kun akku alkoi antaa virtaa napojensa kuormituksessa, siitä ei tullut 1,5 V, vaan sanotaan esimerkiksi 1,2 V - jännite tai virta eivät riittäneet laitteen normaaliin toimintaan. Vain nämä 0,3 V ja putosivat galvaanisen kennon sisäiseen vastukseen. Jos akku on täysin vanha ja sen elektrodit tuhoutuvat, akun napoissa ei välttämättä ole mitään sähkövoimaa tai jännitettä - ts. nolla.
Tämä esimerkki osoittaa selvästi eron EMF: n ja jännitteen välillä. Kirjailija kertoo saman asian videon lopussa, jonka näet alla.
Voit oppia lisää siitä, kuinka galvaanisen kennon emf syntyy ja kuinka se mitataan seuraavasta videosta:
Hyvin pieni sähkövoima indusoidaan myös vastaanottimen antennissa, jota sitten vahvistetaan erikoisvaiheilla, ja saamme televisio-, radio- ja jopa Wi-Fi-signaalimme.
johtopäätös
Tehdään yhteenveto ja muistutetaan vielä kerran lyhyesti, mikä on EMF ja missä SI-yksiköissä tämä arvo ilmaistaan.
- EMF luonnehtii muiden kuin sähköisten kemiallisten tai fysikaalisten ulkoisten voimien toimintaa sähköpiirissä. Tämä voima suorittaa työn siirtääkseen sähkölatauksia sille.
- EMF, kuten jännite, mitataan volteissa.
- Erot EMF: n ja jännitteen välillä ovat siinä, että ensimmäinen mitataan ilman kuormitusta ja toinen kuormituksella, ja virtalähteen sisäinen resistanssi otetaan huomioon ja sillä on vaikutus.
Ja lopuksi, jotta voimme koota kattavan materiaalin, suosittelen katsomaan uutta hyvää videota aiheesta:
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan ...
