Az EMF alatt a külső erők sajátos munkáját értjük, amely egy egység töltésének mozgatására szolgál az elektromos áramkör áramkörében. Ez a villamosenergia -koncepció számos fizikai értelmezést foglal magában a műszaki ismeretek különböző területeivel kapcsolatban. Az elektrotechnikában ez a külső erők sajátos munkája, amely akkor jelenik meg az induktív tekercsekben, amikor váltakozó mezőt alkalmaznak rájuk. A kémiában azt a potenciálkülönbséget jelenti, amely az elektrolízis során, valamint az elektromos töltések szétválasztásával járó reakciók során jelentkezik. A fizikában például egy elektromos hőelem végén kialakuló elektromotoros erőnek felel meg. Ahhoz, hogy egyszerű szavakkal elmagyarázza az EMF lényegét, meg kell fontolnia az értelmezés minden lehetőségét.
Mielőtt továbblépnénk a cikk fő részéhez, megjegyezzük, hogy az EMF és a feszültség nagyon közel állnak egymáshoz, de mégis némileg eltérnek egymástól. Röviden, az EMF terhelés nélkül van az áramforrásnál, és amikor a terhelést hozzákapcsolják, ez már a feszültség. Mivel a feszültség alatt lévő tápegység feszültsége szinte mindig valamivel kisebb, mint nélküle. Ennek oka a tápegységek, például transzformátorok és galvanikus cellák belső ellenállása.
Tartalom:
- Elektromágneses indukció (önindukció)
- Villamos motorok és generátorok
- Még egy kis elmélet
- EMF a mindennapi életben és az egységekben
- Következtetés
Elektromágneses indukció (önindukció)
Kezdjük az elektromágneses indukcióval. Ez a jelenség leírja a törvényt Faraday elektromágneses indukció. Ennek a jelenségnek a fizikai jelentése az elektromágneses mező azon képessége, hogy EMF -et indukál a közeli vezetőben. Ebben az esetben vagy a mezőnek meg kell változnia, például a vektorok nagyságában és irányában, vagy el kell mozdulnia a vezetőhöz képest, vagy a vezetőnek mozognia kell ehhez a mezőhöz képest. Ebben az esetben potenciálkülönbség keletkezik a vezető végein.
Van még egy hasonló jelenségű jelentés - a kölcsönös indukció. Ez abban rejlik, hogy az egyik tekercs áramának irányában és erősségében bekövetkező változás EMF -et indukál a terminálokon szomszédos tekercs, széles körben használják a technológia különböző területein, beleértve az elektromos és elektronika. Ez a transzformátorok működésének alapja, ahol az egyik tekercs mágneses fluxusa áramot és feszültséget indukál a másodikban.
Az elektromos berendezésekben az EMF nevű fizikai hatást használják a speciális gyártásához Váltóátalakítók, amelyek a tényleges mennyiségek (áram és feszültség). Az indukció jelenségei miatt és önindukció a mérnököknek sok elektromos készüléket sikerült kifejleszteniük: a hagyományosból induktorok (fojtó) és a transzformátorig.
A kölcsönös indukció fogalma csak a váltakozó áramra vonatkozik, amelynek áramlása során egy áramkörben vagy vezetőben a mágneses fluxus megváltozik.
Az állandó irányú elektromos áramra ezen erő más megnyilvánulásai is jellemzőek, például potenciálkülönbségként egy galvanikus cella pólusainál, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.
Villamos motorok és generátorok
Ugyanez az elektromágneses hatás figyelhető meg a szerkezetben aszinkron vagy szinkronmotor, amelynek fő eleme az induktív tekercs. Munkáját hozzáférhető nyelven írja le számos tankönyv, amely az "Elektrotechnika" elnevezésű témához kapcsolódik. A folyamatok lényegének megértéséhez elég emlékezni arra, hogy az indukciós EMF akkor keletkezik, amikor a vezető egy másik mezőben mozog.
Az elektromágneses indukció fent említett törvénye szerint működés közben számlálót indukálnak a motor armatúra tekercselésében EMF, amelyet gyakran "back-EMF" -nek neveznek, mert amikor a motor jár, az alkalmazott felé irányul feszültség. Ez magyarázza a motor által fogyasztott áram hirtelen növekedését is, amikor a terhelés növekszik vagy a tengely elakad, valamint a bekapcsolási áramokat. Egy villanymotor esetében a potenciális különbség megjelenésének minden feltétele nyilvánvaló - a tekercsek mágneses mezőjének kényszerváltozása nyomaték megjelenéséhez vezet a forgórész tengelyén.
Sajnos, ebben a cikkben nem fogunk elmélyedni ebben a témában - írja meg a megjegyzésekben, ha érdekli, és elmondjuk.
Egy másik elektromos eszközben - egy generátorban - minden pontosan ugyanaz, de a benne előforduló folyamatok ellentétes irányúak. A forgórész tekercselésein elektromos áramot vezetnek át, mágneses mező keletkezik körülöttük (állandó mágnesek használhatók). Amikor a rotor forog, a mező viszont EMF -et indukál az állórész tekercsében - amelyről a terhelési áramot eltávolítják.
Még egy kis elmélet
Az ilyen áramkörök tervezésekor figyelembe veszik az áramok eloszlását és a feszültségcsökkenést az egyes elemek között. Az első paraméter eloszlásának kiszámításához a fizikából ismertet használjuk Kirchhoff második törvénye - a zárt áramkör minden ágán a feszültségcsökkenések összege (figyelembe véve a jelet) megegyezik az áramkör ágainak EMF algebrai összegével), és értékük meghatározásához használja Ohm törvénye egy láncszakaszra vagy Ohm törvénye egy teljes láncra, amelynek képletét az alábbiakban adjuk meg:
I = E / (R + r),
ahol E - EMF, R - terhelésállóság, r a tápegység ellenállása.
Az áramforrás belső ellenállása a generátorok és transzformátorok tekercseinek ellenállása, amely a vezeték keresztmetszetétől függ, amelyekkel fel vannak tekerve és hossza, valamint a galvanikus cellák belső ellenállása, amely az anód, katód és elektrolit.
A számítások elvégzésekor figyelembe kell venni a tápegység belső ellenállását, az áramkörrel párhuzamos csatlakozásnak tekintve. A nagyobb működési áramokat figyelembe vevő pontosabb megközelítés figyelembe veszi az egyes csatlakozóvezetékek ellenállását.
EMF a mindennapi életben és az egységekben
Más példák találhatók minden hétköznapi ember gyakorlati életében. Az olyan ismerős dolgok, mint a kisméretű elemek és más miniatűr elemek, ebbe a kategóriába tartoznak. Ebben az esetben a működő EMF a DC feszültségforrásokon belül lejátszódó kémiai folyamatok miatt jön létre.
Ha a belső változások miatt az akkumulátor pólusain (pólusain) jelentkezik, a cella teljesen üzemkész. Idővel az EMF kissé csökken, és a belső ellenállás jelentősen megnő.
Ennek eredményeképpen, ha a feszültséget méri a nem csatlakoztatott ujj akkumulátoron, akkor normálisnak látja 1,5 V (vagy úgy), de ha egy terhelést csatlakoztatnak az akkumulátorhoz, tegyük fel, hogy valamilyen eszközbe telepítette - nem művek.
Miért? Mert ha feltételezzük, hogy a voltmérő belső ellenállása sokszor nagyobb, mint az akkumulátor belső ellenállása, akkor mértük az EMF értékét. Amikor az akkumulátor áramot kezdett adni a terhelésnek a csatlakozóin, akkor nem 1,5 V, hanem mondjuk 1,2 V lett - az eszköz nem rendelkezik elegendő feszültséggel vagy árammal a normál működéshez. Éppen ez a 0,3 V esett a galvanikus cella belső ellenállására. Ha az akkumulátor nagyon öreg, és az elektródái megsemmisülnek, akkor előfordulhat, hogy egyáltalán nincs elektromotoros erő vagy feszültség az akkumulátor kivezetésein - azaz nulla.
Ez a példa jól mutatja a különbséget az EMF és a feszültség között. A szerző ugyanezt mondja a videó végén, amelyet alább láthat.
Az alábbi videóban többet megtudhat arról, hogyan keletkezik egy galvanikus cella EMF -je és hogyan mérik azt:
A vevőantennán belül nagyon kicsi elektromotoros erő indukálódik, amelyet ezután speciális kaszkádok erősítenek fel, és megkapjuk a televízió, a rádió és még a Wi-Fi jelet is.
Következtetés
Összefoglaljuk, és még egyszer röviden felidézzük, mi az EMF, és milyen SI -egységekben fejezik ki ezt az értéket.
- Az EMF az elektromos áramkörben a nem elektromos eredetű (kémiai vagy fizikai) erők munkáját jellemzi. Ez az erő végzi az elektromos töltések átvitelét.
- Az EMF -et a feszültséghez hasonlóan V -ban mérik.
- Az EMF és a feszültség közötti különbségek az, hogy az elsőt terhelés nélkül, a másodikat terhelés nélkül mérik, míg az áramforrás belső ellenállását figyelembe veszik és befolyásolják.
És végül, hogy megerősítsem a tárgyalt anyagot, azt tanácsolom, hogy nézzen meg egy másik jó videót ebben a témában:
Kapcsolódó anyagok:
- Mi a különbség a váltóáram és az egyenáram között
- Mi az elektromos töltés
- Hogyan lehet csökkenteni az AC és DC feszültséget