Ce este EMF - explicație în cuvinte simple
Înainte de a trece la partea principală a articolului, observăm că EMF și tensiune au o semnificație foarte apropiată, dar încă ușor diferite. Pe scurt, EMF se află la sursa de alimentare fără sarcină, iar atunci când sarcina este conectată la aceasta, aceasta este tensiune. Deoarece numărul de volți pe FE sub sarcină este aproape întotdeauna ceva mai mic decât fără el. Acest lucru se datorează prezenței rezistenței interne a unor surse de energie, cum ar fi transformatoare și celule galvanice.
Inducție electromagnetică (autoinducție)
Să începem cu inducție electromagnetică. Acest fenomen descrie legea. inducție electromagnetică faraday. Sensul fizic al acestui fenomen este capacitatea unui câmp electromagnetic de a induce un EMF într-un conductor din apropiere. În acest caz, fie câmpul ar trebui să se schimbe, de exemplu, în mărimea și direcția vectorilor, sau să se deplaseze în raport cu conductorul, sau conductorul ar trebui să se deplaseze în raport cu acest câmp. La capetele conductorului în acest caz apare o diferență de potențial.
Există un alt fenomen care este similar în sens - inducția reciprocă. Acesta constă în faptul că o schimbare a direcției și a rezistenței actuale a unei bobine induce un EMF la bornele unei bobine din apropiere; este utilizată pe scară largă în diverse domenii tehnologice, inclusiv electricitate și electronică. Acesta stă la baza funcționării transformatoarelor, unde fluxul magnetic al unei înfășurări induce curent și tensiune în al doilea.
În electricitate, un efect fizic numit EMF este utilizat la fabricarea convertoarelor de curent alternativ care furnizează valorile dorite ale valorilor efective (curent și tensiune). Datorită fenomenelor de inducție și auto-inducție inginerii au putut dezvolta multe dispozitive electrice: de la cele convenționale inductor (clapeta de accelerație) și până la transformator.
Conceptul de inducție reciprocă se referă doar la curent alternativ, în timpul trecerii căruia fluxul magnetic se schimbă în circuit sau conductor.
Pentru un curent electric cu curent continuu, sunt caracteristice alte manifestări ale acestei forțe, cum ar fi, de exemplu, diferența de potențial la poli ai unei celule galvanice, despre care vom discuta mai târziu.
Motoare electrice și generatoare
Același efect electromagnetic este observat în proiectare asincron sau motor electric sincronal cărui element principal este bobinele inductive. Despre activitatea sa într-un limbaj accesibil este descrisă în multe manuale legate de subiectul numit "Inginerie electrică". Pentru a înțelege esența proceselor, este suficient să amintim că inducția emf este indusă atunci când conductorul se deplasează în alt câmp.
Conform legii inducției electromagnetice menționate mai sus, un contor EMF este adesea indus în înfășurarea armăturii motorului în timpul funcționării, care este adesea numit „contra-EMF”, deoarece atunci când motorul funcționează, acesta este îndreptat către tensiunea aplicată. Acest lucru explică, de asemenea, creșterea accentuată a curentului consumat de motor cu creșterea încărcării sau blocarea arborelui, precum și curenții de intrare. 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 cuplului pe axa rotorului.
Din păcate, nu vom aprofunda acest subiect în acest articol - scrieți în comentarii dacă sunteți interesat de el și vom vorbi despre asta.
Într-un alt dispozitiv electric - un generator, totul este exact același, dar procesele care apar în el au direcția opusă. Un curent electric este trecut prin înfășurările rotorului, în jurul lor apare un câmp magnetic (pot fi folosiți magneți permanenți). Când rotorul se rotește, câmpul, la rândul său, induce un EMF în înfășurările statorului - din care este îndepărtat curentul de sarcină.
Câteva mai multe teorii
La proiectarea unor astfel de circuite, se ține cont de distribuția curenților și de scăderea tensiunii pe elemente individuale. Pentru a calcula distribuția primului parametru, se folosește unul binecunoscut din fizică. a doua lege a lui Kirchhoff - suma căderilor de tensiune (luând în considerare semnul) pe toate ramurile buclei închise este egală cu suma algebrică a EMF a ramurilor acestei bucle) și pentru a determina valorile lor de utilizare Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui lanț sau legea lui Ohm pentru un lanț complet, a cărei formulă este dată mai jos:
I = E / (R + r),
Unde E - EMF, R este rezistența la sarcină r este rezistența sursei de alimentare.
Rezistența internă a unei surse de putere este rezistența înfășurărilor generatoarelor și a 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 trebuie să se țină seama de rezistența internă a sursei de alimentare, considerată conexiune paralelă cu circuitul. Cu o abordare mai precisă, luând în considerare valorile mari ale curenților de funcționare, se ține cont de rezistența fiecărui conductor de conectare.
EMF la domiciliu și unități
Alte exemple se găsesc în viața practică a oricărei persoane obișnuite. Astfel de lucruri familiare, cum ar fi bateriile de dimensiuni mici, precum și alte baterii în miniatură, intră în această categorie. În acest caz, emf-ul de lucru se formează datorită proceselor chimice care se petrec în interiorul surselor de tensiune constantă.
Când apare la bornele (stâlpii) bateriei din cauza schimbărilor interne - elementul este complet gata de funcționare. În timp, magnitudinea EMF scade ușor, iar rezistența internă crește semnificativ.
Drept urmare, dacă măsurați tensiunea pe o baterie fără deget care nu este conectată la nimic, vedeți 1.5V (sau cam așa ceva) normal pentru aceasta, dar când încărcarea este conectată la baterie, să zicem că ați instalat-o într-un dispozitiv - nu funcționează.
De ce? Deoarece dacă presupuneți că rezistența internă a voltmetrului este de multe ori mai mare decât rezistența internă a bateriei, atunci ați măsurat EMF-ul. Când bateria a început să dea curent în sarcină la terminalele sale, aceasta a devenit de 1,5V, dar, să spunem, 1,2 V - nici tensiunea și nici curentul nu au fost suficiente pentru funcționarea normală a dispozitivului. Doar acestea 0,3V și au căzut pe rezistența internă a celulei galvanice. Dacă bateria este complet veche și electrozii săi sunt distruși, atunci este posibil să nu existe forțe sau tensiuni electromotive la bornele bateriei - adică. zero.
Acest exemplu demonstrează clar diferența dintre EMF și tensiune. Autorul spune același lucru la finalul videoclipului, pe care îl vedeți mai jos.
Puteți afla mai multe despre cum apare emf-ul unei celule galvanice și cum se măsoară în următorul videoclip:
O forță electromotivă foarte mică este, de asemenea, indusă în antena receptorului, care este apoi amplificată de etape speciale și obținem semnalul nostru de televiziune, radio și chiar Wi-Fi.
Concluzie
Să rezumăm și să reamintim, din nou, ce este EMF și în ce unități SI este exprimată această valoare.
- EMF caracterizează activitatea forțelor externe (chimice sau fizice) de origine neelectrică într-un circuit electric. Această forță efectuează munca de transfer al sarcinilor electrice către aceasta.
- EMF, ca și tensiunea, este măsurat în volți.
- Diferența dintre EMF și tensiune este că prima este măsurată fără sarcină, iar a doua cu sarcină, iar rezistența internă a sursei de energie este luată în considerare și are efect.
Și în final, pentru a consolida materialul acoperit, vă sfătuiesc să vizionați un alt videoclip bun pe acest subiect:
Materiale conexe:
Se încarcă...
