Wat is EMF - uitleg in eenvoudige woorden
Voordat we verder gaan met het hoofdgedeelte van het artikel, merken we op dat de EMF en spanning qua betekenis heel dicht bij elkaar liggen, maar nog steeds iets anders. Kortom, de EMF bevindt zich zonder belasting bij de stroombron en wanneer de belasting erop is aangesloten, is dit spanning. Omdat het aantal volt op de FE onder belasting bijna altijd iets minder is dan zonder. Dit komt door de aanwezigheid van interne weerstand van stroombronnen zoals transformatoren en galvanische cellen.
Elektromagnetische inductie (zelfinductie)
Laten we beginnen met elektromagnetische inductie. Dit fenomeen beschrijft de wet. elektromagnetische inductie faraday. De fysieke betekenis van dit fenomeen is het vermogen van een elektromagnetisch veld om een EMV te induceren in een nabijgelegen geleider. In dit geval moet het veld bijvoorbeeld veranderen in de grootte en richting van de vectoren, of ten opzichte van de geleider bewegen, of de geleider moet ten opzichte van dit veld bewegen. Aan de uiteinden van de geleider treedt in dit geval een potentiaalverschil op.
Er is een ander fenomeen dat qua betekenis vergelijkbaar is: wederzijdse inductie. Het ligt in het feit dat een verandering in de richting en de stroomsterkte van één spoel een EMV veroorzaakt aan de terminals van een nabijgelegen spoel; het wordt veel gebruikt in verschillende technologiegebieden, waaronder elektrische en elektronica. Het ligt ten grondslag aan de werking van transformatoren, waarbij de magnetische flux van één wikkeling stroom en spanning induceert in de tweede.
Bij elektriciteit wordt een fysiek effect genaamd EMF gebruikt bij de vervaardiging van speciale AC-omzetters die de gewenste waarden van effectieve waarden (stroom en spanning) bieden. Dankzij het fenomeen van inductie en zelfinductie ingenieurs konden veel elektrische apparaten ontwikkelen: van conventioneel Spoel (gas geven) en tot aan de transformator.
Het concept van wederzijdse inductie heeft alleen betrekking op wisselstroom, tijdens het passeren waarvan de magnetische flux verandert in het circuit of de geleider.
Voor een gelijkstroom elektrische stroom zijn andere manifestaties van deze kracht kenmerkend, zoals bijvoorbeeld het potentiaalverschil aan de polen van een galvanische cel, die we later zullen bespreken.
Elektromotoren en generatoren
Hetzelfde elektromagnetische effect wordt waargenomen in het ontwerp asynchroon of synchrone elektromotorwaarvan het belangrijkste element inductieve spoelen zijn. Over zijn werk in een toegankelijke taal wordt beschreven in veel leerboeken die betrekking hebben op het onderwerp "Elektrotechniek". Om de essentie van de processen te begrijpen, volstaat het eraan te herinneren dat de inductie-emf wordt opgewekt wanneer de geleider binnen een ander veld beweegt.
Volgens de bovengenoemde wet van elektromagnetische inductie wordt tijdens bedrijf vaak een teller-EMF opgewekt in de motorankerwikkeling, die vaak "tegen-EMF" wordt genoemd, omdat wanneer de motor draait, deze wordt gericht op de aangelegde spanning. Dit verklaart ook de sterke toename van het stroomverbruik van de motor bij toenemende belasting of blokkering van de as, evenals inschakelstromen. Voor een elektromotor zijn alle voorwaarden voor het optreden van een potentiaalverschil duidelijk: een geforceerde verandering in het magnetische veld van de spoelen leidt tot het verschijnen van koppel op de as van de rotor.
Helaas zullen we ons in dit artikel niet verdiepen in dit onderwerp - schrijf in de opmerkingen als je erin geïnteresseerd bent, en we zullen erover praten.
In een ander elektrisch apparaat - een generator, is alles precies hetzelfde, maar de processen die erin plaatsvinden, hebben de tegenovergestelde richting. Door de wikkelingen van de rotor wordt een elektrische stroom geleid, er ontstaat een magnetisch veld om hen heen (permanente magneten kunnen worden gebruikt). Wanneer de rotor draait, veroorzaakt het veld op zijn beurt een EMF in de statorwikkelingen - waaruit de belastingsstroom wordt verwijderd.
Wat meer theorie
Bij het ontwerpen van dergelijke circuits wordt rekening gehouden met de verdeling van stromen en de spanningsval over afzonderlijke elementen. Om de verdeling van de eerste parameter te berekenen, wordt een bekende uit de natuurkunde gebruikt tweede wet van Kirchhoff - de som van de spanningsdalingen (rekening houdend met het teken) op alle takken van de gesloten lus is gelijk aan de algebraïsche som van de EMF van de takken van deze lus), en om hun waarden te bepalen gebruik De wet van Ohm voor een deel van een ketting of de wet van Ohm voor een complete ketting, waarvan de formule hieronder wordt gegeven:
Ik = E / (R + r),
Waar E - EMF, R is de belastingsweerstand r is de weerstand van de krachtbron.
De interne weerstand van de stroombron is de weerstand van de wikkelingen van generatoren en transformatoren, die afhangt van de doorsnede van de draad waarmee ze zijn gewikkeld en de lengte ervan, evenals de interne weerstand van galvanische cellen, die afhangt van de toestand van de anode, kathode en elektrolyt.
Bij het uitvoeren van de berekeningen moet rekening worden gehouden met de interne weerstand van de stroombron, beschouwd als een parallelle verbinding met het circuit. Met een nauwkeurigere benadering, rekening houdend met de grote waarden van de bedrijfsstromen, wordt rekening gehouden met de weerstand van elke verbindingsgeleider.
EMF thuis en eenheden
Andere voorbeelden zijn te vinden in het praktische leven van elke gewone persoon. Zulke bekende dingen als kleine batterijen en andere miniatuurbatterijen vallen in deze categorie. In dit geval wordt de werkende EMF gevormd als gevolg van chemische processen die plaatsvinden binnen de DC-spanningsbronnen.
Wanneer het door interne veranderingen op de polen (polen) van de batterij optreedt, is het element volledig klaar voor gebruik. Na verloop van tijd neemt de omvang van de EMF iets af en neemt de interne weerstand aanzienlijk toe.
Als gevolg hiervan, als je de spanning meet op een vingerloze batterij die nergens op is aangesloten, zie je er 1,5 V normaal voor (of zo), maar als de belasting is aangesloten op de batterij, laten we zeggen dat je deze op een apparaat hebt geïnstalleerd - het werkt niet.
Waarom? Omdat als je aanneemt dat de interne weerstand van de voltmeter vele malen hoger is dan de interne weerstand van de batterij, dan heb je de EMF gemeten. Toen de batterij stroom begon te geven in de belasting op de terminals, werd deze niet 1,5 V, maar bijvoorbeeld 1,2 V - noch de spanning, noch de stroom was voldoende voor normaal gebruik van het apparaat. Alleen deze 0,3V en viel op de interne weerstand van de galvanische cel. Als de batterij volledig oud is en de elektroden zijn vernietigd, is er mogelijk geen elektromotorische kracht of spanning op de batterijpolen - d.w.z. nul.
Dit voorbeeld laat duidelijk het verschil zien tussen EMF en spanning. De auteur vertelt hetzelfde aan het einde van de video, die je hieronder ziet.
U kunt meer leren over hoe de emf van een galvanische cel ontstaat en hoe deze wordt gemeten in de volgende video:
Er wordt ook een zeer kleine elektromotorische kracht opgewekt in de ontvangerantenne, die vervolgens wordt versterkt door speciale trappen, en we krijgen ons televisie-, radio- en zelfs wifi-signaal.
Conclusie
Laten we samenvatten en nogmaals kort herinneren wat EMF is en in welke SI-eenheden deze waarde wordt uitgedrukt.
- EMF kenmerkt het werk van externe krachten (chemisch of fysisch) van niet-elektrische oorsprong in een elektrisch circuit. Deze kracht voert het werk uit om elektrische ladingen erop over te brengen.
- EMF wordt, net als spanning, gemeten in volt.
- Het verschil tussen de EMF en de spanning is dat de eerste zonder belasting wordt gemeten en de tweede met belasting, en dat de interne weerstand van de stroombron in aanmerking wordt genomen en effect heeft.
En tot slot, om het behandelde materiaal te consolideren, raad ik je aan om nog een goede video over dit onderwerp te bekijken:
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden...
