EMF est compris comme le travail spécifique de forces externes pour déplacer une unité de charge dans le circuit d'un circuit électrique. Ce concept en électricité implique de nombreuses interprétations physiques liées à divers domaines de connaissances techniques. En génie électrique, c'est le travail spécifique des forces externes qui apparaît dans les enroulements inductifs lorsqu'un champ alternatif leur est appliqué. En chimie, cela signifie la différence de potentiel qui se produit lors de l'électrolyse, ainsi que lors des réactions accompagnées de la séparation des charges électriques. En physique, elle correspond à la force électromotrice générée aux extrémités d'un thermocouple électrique, par exemple. Pour expliquer l'essence des CEM en termes simples, vous devrez considérer chacune des options pour son interprétation.
Avant de passer à la partie principale de l'article, nous notons que la CEM et la tension ont une signification très proche, mais toujours quelque peu différente. En bref, l'EMF est à la source d'alimentation sans charge, et lorsque la charge y est connectée, c'est déjà la tension. Parce que le nombre de volts sur le bloc d'alimentation sous charge est presque toujours un peu inférieur à celui sans lui. Cela est dû à la résistance interne des alimentations telles que les transformateurs et les cellules galvaniques.
Teneur:
- Induction électromagnétique (auto-induction)
- Moteurs électriques et générateurs
- Un peu plus de théorie
- EMF dans la vie quotidienne et les unités
- Conclusion
Induction électromagnétique (auto-induction)
Commençons par l'induction électromagnétique. Ce phénomène décrit la loi Induction électromagnétique de Faraday. La signification physique de ce phénomène est la capacité du champ électromagnétique à induire une CEM dans un conducteur voisin. Dans ce cas, soit le champ doit changer, par exemple, dans l'amplitude et la direction des vecteurs, soit se déplacer par rapport au conducteur, soit le conducteur doit se déplacer par rapport à ce champ. Dans ce cas, une différence de potentiel apparaît aux extrémités du conducteur.
Il existe un autre phénomène de sens similaire - l'induction mutuelle. Cela réside dans le fait qu'un changement dans la direction et la force du courant d'une bobine induit une CEM aux bornes bobine adjacente, est largement utilisé dans divers domaines de la technologie, y compris électrique et électronique. Il sous-tend le fonctionnement des transformateurs, où le flux magnétique d'un enroulement induit du courant et de la tension dans le second.
En électricité, un effet physique appelé EMF est utilisé dans la fabrication de produits spéciaux Convertisseurs AC, fournissant les valeurs souhaitées des quantités efficaces (courant et Tension). En raison des phénomènes d'induction et de auto-induction ingénieurs ont réussi à développer de nombreux appareils électriques: des inducteurs (starter) et jusqu'au transformateur.
Le concept d'induction mutuelle ne s'applique qu'au courant alternatif, pendant le passage duquel dans un circuit ou un conducteur, le flux magnétique change.
Pour un courant électrique de direction constante, d'autres manifestations de cette force sont caractéristiques, comme par exemple une différence de potentiel aux pôles d'une cellule galvanique, dont nous parlerons plus loin.
Moteurs électriques et générateurs
Le même effet électromagnétique est observé dans la structure asynchrone ou Moteur synchrone, dont l'élément principal est des bobines inductives. Son travail est décrit dans un langage accessible dans de nombreux manuels liés au sujet appelé "Génie électrique". Pour comprendre l'essence des processus en cours, il suffit de se rappeler que la CEM d'induction est induite lorsque le conducteur se déplace à l'intérieur d'un autre champ.
Selon la loi susmentionnée de l'induction électromagnétique, un compteur est induit dans l'enroulement d'induit du moteur pendant le fonctionnement EMF, qui est souvent appelé "back-EMF", car lorsque le moteur tourne, il est dirigé vers le stress. Ceci explique également la forte augmentation du courant consommé par le moteur lorsque la charge augmente ou que l'arbre se bloque, ainsi que les courants d'appel. Pour un moteur électrique, toutes les conditions d'apparition d'une différence de potentiel sont évidentes - une modification forcée du champ magnétique de ses bobines entraîne l'apparition d'un couple sur l'axe du rotor.
Malheureusement, nous n'approfondirons pas ce sujet dans cet article - écrivez dans les commentaires si cela vous intéresse, et nous vous en parlerons.
Dans un autre appareil électrique - un générateur, tout est exactement pareil, mais les processus qui s'y produisent ont la direction opposée. Un courant électrique traverse les enroulements du rotor, un champ magnétique se forme autour d'eux (des aimants permanents peuvent être utilisés). Lorsque le rotor tourne, le champ, à son tour, induit une CEM dans les enroulements du stator - à partir de laquelle le courant de charge est supprimé.
Un peu plus de théorie
Lors de la conception de tels circuits, la répartition des courants et la chute de tension entre les éléments individuels sont prises en compte. Pour calculer la distribution du premier paramètre, le connu de la physique est utilisé La deuxième loi de Kirchhoff - la somme des chutes de tension (en tenant compte du signe) sur toutes les branches d'un circuit fermé, est égale à la somme algébrique de la FEM des branches de ce circuit), et pour déterminer leurs valeurs, utilisez La loi d'Ohm pour une section de chaîne ou loi d'Ohm pour une chaîne complète dont la formule est donnée ci-dessous :
I = E / (R + r),
où E - CEM, R - résistance de charge, r est la résistance de la source d'alimentation.
La résistance interne de la source d'alimentation est la résistance des enroulements des générateurs et des transformateurs, qui dépend de la section du fil, avec laquelle ils sont enroulés et sa longueur, ainsi que la résistance interne des cellules galvaniques, qui dépend de l'état de l'anode, de la cathode et électrolyte.
Lors des calculs, la résistance interne de l'alimentation doit être prise en compte, considérée comme une connexion parallèle au circuit. Une approche plus précise qui prend en compte des courants de fonctionnement plus élevés prend en compte la résistance de chaque conducteur de connexion.
EMF dans la vie quotidienne et les unités
D'autres exemples se trouvent dans la vie pratique de toute personne ordinaire. Des choses familières comme les petites piles et autres piles miniatures entrent dans cette catégorie. Dans ce cas, la CEM de travail est formée en raison de processus chimiques se déroulant à l'intérieur des sources de tension continue.
Lorsqu'il se produit aux bornes (pôles) de la batterie en raison de changements internes, la cellule est complètement prête à fonctionner. Au fil du temps, l'EMF diminue légèrement et la résistance interne augmente considérablement.
En conséquence, si vous mesurez la tension sur une batterie de doigt non connectée, vous voyez normal pour cela 1,5 V (environ), mais lorsqu'une charge est connectée à la batterie, disons que vous l'avez installée dans un type d'appareil - ce n'est pas le cas travaux.
Pourquoi? Parce que si nous supposons que la résistance interne du voltmètre est plusieurs fois supérieure à la résistance interne de la batterie, alors vous mesurez sa FEM. Lorsque la batterie a commencé à fournir du courant à la charge à ses bornes, elle n'est pas devenue 1,5 V, mais, disons, 1,2 V - l'appareil n'a pas assez de tension ou de courant pour un fonctionnement normal. Ce sont juste ces 0,3V qui sont tombés sur la résistance interne de la cellule galvanique. Si la batterie est très ancienne et que ses électrodes sont détruites, il se peut qu'il n'y ait aucune force ou tension électromotrice aux bornes de la batterie - c'est-à-dire zéro.
Cet exemple montre clairement la différence entre EMF et tension. L'auteur dit la même chose à la fin de la vidéo que vous voyez ci-dessous.
Vous pouvez en savoir plus sur la façon dont la CEM d'une cellule galvanique apparaît et comment elle est mesurée dans la vidéo suivante :
Une très petite force électromotrice est également induite dans l'antenne du récepteur, qui est ensuite amplifiée par des cascades spéciales, et nous recevons notre signal de télévision, de radio et même de Wi-Fi.
Conclusion
Résumons et rappelons à nouveau brièvement ce qu'est l'EMF et dans quelles unités SI cette valeur est exprimée.
- EMF caractérise le travail des forces externes (chimiques ou physiques) d'origine non électrique dans un circuit électrique. Cette force fait le travail de lui transférer des charges électriques.
- Les champs électromagnétiques, comme la tension, sont mesurés en volts.
- Les différences entre EMF et tension sont que la première est mesurée sans charge et la seconde avec une charge, tandis que la résistance interne de la source d'alimentation est prise en compte et affecte.
Et enfin, pour consolider la matière abordée, je vous conseille de regarder une autre bonne vidéo sur ce sujet :
Matériaux associés :
- Quelle est la différence entre le courant alternatif et le courant continu
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