EMF forstås som det spesifikke arbeidet til eksterne krefter for å flytte en enhetsladning i kretsen til en elektrisk krets. Dette konseptet innen elektrisitet innebærer mange fysiske tolkninger knyttet til ulike områder av teknisk kunnskap. I elektroteknikk er dette det spesifikke arbeidet til eksterne krefter som vises i induktive viklinger når et vekslende felt påføres dem. I kjemi betyr det potensialforskjellen som oppstår under elektrolyse, så vel som under reaksjoner ledsaget av separasjon av elektriske ladninger. I fysikk tilsvarer det for eksempel den elektromotoriske kraften som genereres i enden av et elektrisk termoelement. For å forklare essensen av EMF i enkle ord, må du vurdere hvert av alternativene for tolkning.
Før vi går videre til hoveddelen av artikkelen, merker vi oss at EMF og spenning er veldig nærme i betydning, men likevel noe annerledes. Kort sagt, EMF er ved strømkilden uten belastning, og når lasten er koblet til den, er dette allerede spenningen. Fordi antall volt på strømforsyningsenheten under belastning nesten alltid er noe mindre enn uten den. Dette skyldes den interne motstanden til strømforsyninger som transformatorer og galvaniske celler.
Innhold:
- Elektromagnetisk induksjon (selvinduksjon)
- Elektriske motorer og generatorer
- Litt mer teori
- EMF i hverdagen og enheter
- Konklusjon
Elektromagnetisk induksjon (selvinduksjon)
La oss starte med elektromagnetisk induksjon. Dette fenomenet beskriver loven Faraday elektromagnetisk induksjon. Den fysiske betydningen av dette fenomenet er det elektromagnetiske feltets evne til å indusere en EMF i en leder i nærheten. I dette tilfellet må enten feltet endre seg, for eksempel i størrelsen og retningen til vektorene, eller bevege seg i forhold til lederen, eller så må lederen bevege seg i forhold til dette feltet. I dette tilfellet oppstår en potensiell forskjell i enden av lederen.
Det er et annet fenomen med lignende betydning - gjensidig induksjon. Det ligger i det faktum at en endring i retningen og styrken til strømmen til en spole induserer en EMF ved terminalene tilstøtende spole, er mye brukt på forskjellige teknologiske felt, inkludert elektrisk og elektronikk. Det ligger til grunn for driften av transformatorer, der magnetfluksen til en vikling induserer strøm og spenning i den andre.
I elektrisitet brukes en fysisk effekt kalt EMF til produksjon av spesialprodukter AC -omformere, som gir de ønskede verdiene for de effektive mengdene (strøm og Spenning). På grunn av fenomenene induksjon og selvinduksjon ingeniører klarte å utvikle mange elektriske enheter: fra konvensjonelle induktorer (choke) og opp til transformatoren.
Begrepet gjensidig induksjon gjelder bare vekselstrøm, under hvilken strømmen i en krets eller leder endres den magnetiske strømmen.
For en elektrisk strøm med konstant retning er andre manifestasjoner av denne kraften karakteristiske, for eksempel som en potensiell forskjell ved polene i en galvanisk celle, som vi vil diskutere nedenfor.
Elektriske motorer og generatorer
Den samme elektromagnetiske effekten observeres i strukturen asynkron eller synkron motorhvis hovedelement er induktive spoler. Arbeidet hans er beskrevet på et tilgjengelig språk i mange lærebøker relatert til emnet kalt "Electrical Engineering". For å forstå essensen av de pågående prosessene, er det nok å huske at induksjonens EMF induseres når lederen beveger seg inne i et annet felt.
I henhold til ovennevnte lov for elektromagnetisk induksjon induseres en teller i motorens ankervikling under drift EMF, som ofte kalles "back-EMF", fordi når motoren går, er den rettet mot den påførte understreke. Dette forklarer også den kraftige økningen i strømmen som forbrukes av motoren når belastningen øker eller akselen setter seg fast, samt innstrømningsstrømmer. For en elektrisk motor er alle betingelsene for utseendet på en potensiell forskjell åpenbare - en tvungen endring i magnetfeltet i spolene fører til utseendet av et dreiemoment på rotoraksen.
Dessverre vil vi ikke gå nærmere inn på dette emnet i denne artikkelen - skriv i kommentarene hvis du er interessert i det, og vi vil fortelle deg om det.
I en annen elektrisk enhet - en generator, er alt nøyaktig det samme, men prosessene som skjer i den har motsatt retning. En elektrisk strøm ledes gjennom rotorviklingene, et magnetfelt oppstår rundt dem (permanente magneter kan brukes). Når rotoren roterer, induserer feltet på sin side en EMF i statorviklingene - som laststrømmen fjernes fra.
Litt mer teori
Ved utforming av slike kretser blir det tatt hensyn til strømfordeling og spenningsfall over enkeltelementer. For å beregne fordelingen av den første parameteren, brukes det kjente fra fysikk Kirchhoffs andre lov - summen av spenningsfallene (med tanke på tegnet) på alle grener av en lukket krets, er lik den algebraiske summen av EMF av grenene til denne kretsen), og for å bestemme deres verdier, bruk Ohms lov for en del av en kjede eller Ohms lov for en komplett kjede, hvis formel er gitt nedenfor:
I = E / (R + r),
hvor E - EMF, R - belastningsmotstand, r er motstanden til strømkilden.
Strømkildens indre motstand er motstanden til viklingene til generatorer og transformatorer, som avhenger av ledningens tverrsnitt, som de er såret og lengden på, samt den indre motstanden til galvaniske celler, som avhenger av tilstanden til anoden, katoden og elektrolytt.
Ved beregninger må strømforsyningens indre motstand tas i betraktning, betraktet som en parallell forbindelse til kretsen. En mer nøyaktig tilnærming som tar hensyn til høyere driftsstrømmer, tar hensyn til motstanden til hver tilkoblingsleder.
EMF i hverdagen og enheter
Andre eksempler finnes i det vanlige menneskets praktiske liv. Slike kjente ting som små batterier og andre miniatyrbatterier faller inn i denne kategorien. I dette tilfellet dannes det fungerende EMF på grunn av kjemiske prosesser som finner sted inne i likestrømspenningskildene.
Når det oppstår ved terminalene (polene) på batteriet på grunn av interne endringer, er cellen helt klar til bruk. Over tid synker EMF noe, og den interne motstanden øker markant.
Som et resultat, hvis du måler spenningen på et ikke -tilkoblet fingerbatteri, ser du normalt for det 1,5V (eller så), men når en belastning er koblet til batteriet, la oss si at du har installert det i en slags enhet - det gjør det ikke virker.
Hvorfor? Fordi hvis vi antar at den indre motstanden til voltmeteret er mange ganger høyere enn den interne motstanden til batteriet, måler du dets EMF. Da batteriet begynte å gi strøm til belastningen på terminalene, ble det ikke 1,5V, men si 1,2V - enheten har ikke nok spenning eller strøm for normal drift. Det var nettopp disse 0,3V som falt på den indre motstanden til den galvaniske cellen. Hvis batteriet er veldig gammelt og dets elektroder blir ødelagt, kan det være at det ikke er noen elektromotorisk kraft eller spenning i det hele tatt ved batteripolene - dvs. null.
Dette eksemplet viser tydelig forskjellen mellom EMF og spenning. Forfatteren sier det samme på slutten av videoen som du ser nedenfor.
Du kan lære mer om hvordan EMF for en galvanisk celle oppstår og hvordan den måles i følgende video:
En veldig liten elektromotorisk kraft blir også indusert i mottakerantennen, som deretter forsterkes av spesielle kaskader, og vi mottar vårt fjernsyns-, radio- og til og med Wi-Fi-signal.
Konklusjon
La oss oppsummere og nok en gang huske hva EMF er og i hvilke SI -enheter denne verdien uttrykkes.
- EMF kjennetegner arbeidet til eksterne krefter (kjemiske eller fysiske) av ikke-elektrisk opprinnelse i en elektrisk krets. Denne kraften gjør arbeidet med å overføre elektriske ladninger til den.
- EMF, som spenning, måles i volt.
- Forskjellene mellom EMF og spenning er at den første måles uten belastning, og den andre med en belastning, mens strømkildens indre motstand blir tatt i betraktning og påvirker.
Og til slutt, for å konsolidere materialet som dekkes, anbefaler jeg deg å se en annen god video om dette emnet:
Relaterte materialer:
- Hva er forskjellen mellom vekselstrøm og likestrøm
- Hva er elektrisk ladning
- Hvordan senke AC og DC spenning
