EMF forstås som det specifikke arbejde af eksterne kræfter for at flytte en enhedsladning i kredsløbet i et elektrisk kredsløb. Dette koncept inden for elektricitet involverer mange fysiske fortolkninger relateret til forskellige områder af teknisk viden. I elektroteknik er dette det specifikke arbejde med eksterne kræfter, der vises i induktive viklinger, når et vekslende felt påføres dem. I kemi betyder det den potentielle forskel, der opstår under elektrolyse, såvel som under reaktioner ledsaget af adskillelse af elektriske ladninger. I fysikken svarer det til den elektromotoriske kraft, der for eksempel genereres i enderne af et elektrisk termoelement. For at forklare essensen af EMF i enkle ord skal du overveje hver af mulighederne for dens fortolkning.
Inden vi går videre til hoveddelen af artiklen, bemærker vi, at EMF og spænding er meget tætte i betydning, men stadig noget anderledes. Kort sagt er EMF ved strømkilden uden belastning, og når belastningen er forbundet til den, er dette allerede spændingen. Fordi antallet af volt på strømforsyningen under belastning næsten altid er lidt mindre end uden det. Dette skyldes den interne modstand i strømforsyninger som transformere og galvaniske celler.
Indhold:
- Elektromagnetisk induktion (selvinduktion)
- Elektriske motorer og generatorer
- Lidt mere teori
- EMF i hverdagen og enheder
- Konklusion
Elektromagnetisk induktion (selvinduktion)
Lad os starte med elektromagnetisk induktion. Dette fænomen beskriver loven Faradays elektromagnetiske induktion. Den fysiske betydning af dette fænomen er det elektromagnetiske felts evne til at fremkalde en EMF i en nærliggende leder. I dette tilfælde skal feltet f.eks. Ændre sig i vektorenes størrelse og retning eller bevæge sig i forhold til lederen, eller også skal lederen bevæge sig i forhold til dette felt. I dette tilfælde opstår der en potentialeforskel i enderne af lederen.
Der er et andet fænomen, der ligner betydningen - gensidig induktion. Det ligger i det faktum, at en ændring i retningen og styrken af strømmen på en spole inducerer en EMF ved terminalerne tilstødende spole, bruges meget i forskellige teknologiske områder, herunder elektrisk og elektronik. Det ligger til grund for driften af transformatorer, hvor den magnetiske flux af en vikling inducerer strøm og spænding i den anden.
I elektricitet bruges en fysisk effekt kaldet EMF til fremstilling af special AC -omformere, der giver de ønskede værdier for de effektive mængder (strøm og spænding). På grund af fænomenerne induktion og selvinduktion ingeniører formåede at udvikle mange elektriske apparater: fra konventionelle induktorer (choker) og op til transformatoren.
Begrebet gensidig induktion gælder kun for vekselstrøm, under hvilken strømmen i et kredsløb eller en leder ændrer den magnetiske flux.
For en elektrisk strøm med konstant retning er andre manifestationer af denne kraft karakteristiske, f.eks. Som en potentiel forskel ved polerne i en galvanisk celle, som vi vil diskutere nedenfor.
Elektriske motorer og generatorer
Den samme elektromagnetiske effekt observeres i strukturen asynkron eller synkron motor, hvis hovedelement er induktive spoler. Hans arbejde er beskrevet på et tilgængeligt sprog i mange lærebøger relateret til emnet kaldet "Elektroteknik". For at forstå essensen af de igangværende processer er det nok at huske, at induktionens EMF induceres, når lederen bevæger sig inde i et andet felt.
I henhold til ovennævnte lov om elektromagnetisk induktion induceres en tæller i motorens ankervikling under drift EMF, som ofte kaldes "back-EMF", for når motoren kører, er den rettet mod den påførte stress. Dette forklarer også den kraftige stigning i motorens strømforbrug, når belastningen stiger, eller akslen sidder fast, samt indstrømningsstrømme. For en elektrisk motor er alle betingelser for udseendet af en potentiel forskel indlysende - en tvungen ændring i magnetfeltet i dets spoler fører til udseendet af et drejningsmoment på rotoraksen.
Desværre vil vi ikke fordybe os i dette emne i denne artikel - skriv i kommentarerne, hvis du er interesseret i det, og vi vil fortælle dig om det.
I en anden elektrisk enhed - en generator, er alt nøjagtig det samme, men de processer, der forekommer i den, har den modsatte retning. En elektrisk strøm ledes gennem rotorviklingerne, et magnetfelt opstår omkring dem (permanente magneter kan bruges). Når rotoren roterer, inducerer feltet til gengæld en EMF i statorviklingerne - hvorfra belastningsstrømmen fjernes.
Lidt mere teori
Ved design af sådanne kredsløb tages der hensyn til strømfordeling og spændingsfald på tværs af individuelle elementer. For at beregne fordelingen af den første parameter bruges det kendte fra fysik Kirchhoffs anden lov - summen af spændingsfaldene (under hensyntagen til tegnet) på alle grene af et lukket kredsløb, er lig med den algebraiske sum af EMF af grenene i dette kredsløb), og for at bestemme deres værdier, brug Ohms lov for et afsnit af en kæde eller Ohms lov for en komplet kæde, hvis formel er angivet nedenfor:
I = E / (R + r),
hvor E - EMF, R - belastningsmodstand, r er strømkildens modstand.
Strømkildens indre modstand er modstanden i generatorernes og transformatorernes viklinger, som afhænger af ledningens tværsnit, hvormed de såres og dens længde, samt galvaniske cellers indre modstand, som afhænger af anodens, katodens og katodens tilstand elektrolyt.
Ved beregninger skal strømforsyningens interne modstand tages i betragtning, betragtes som en parallel forbindelse til kredsløbet. En mere præcis tilgang, der tager højde for højere driftsstrømme, tager højde for modstanden for hver forbindelsesleder.
EMF i hverdagen og enheder
Andre eksempler findes i ethvert almindeligt menneskes praktiske liv. Sådanne velkendte ting som små batterier og andre miniaturebatterier hører til denne kategori. I dette tilfælde dannes den fungerende EMF på grund af kemiske processer, der finder sted inde i DC -spændingskilderne.
Når det forekommer ved terminalerne (polerne) på batteriet på grund af interne ændringer, er cellen helt klar til drift. Over tid falder EMF let, og den interne modstand stiger markant.
Som et resultat, hvis du måler spændingen på et ikke -tilsluttet fingerbatteri, ser du normalt for det 1,5V (eller deromkring), men når der er sluttet en belastning til batteriet, lad os sige, at du har installeret det i en slags enhed - det gør det ikke arbejder.
Hvorfor? For hvis vi antager, at voltmeterets indre modstand er mange gange højere end batteriets interne modstand, så målte du dens EMF. Da batteriet begyndte at give strøm til belastningen ved dets terminaler, blev det ikke 1,5V, men sig 1,2V - enheden har ikke nok spænding eller strøm til normal drift. Det var netop disse 0,3V, der faldt på den galvaniske celles indre modstand. Hvis batteriet er meget gammelt, og dets elektroder ødelægges, så er der muligvis ingen elektromotorisk kraft eller spænding overhovedet ved batteripolerne - dvs. nul.
Dette eksempel viser klart forskellen mellem EMF og spænding. Forfatteren siger det samme i slutningen af videoen, som du ser nedenfor.
Du kan lære mere om, hvordan EMF for en galvanisk celle opstår, og hvordan den måles i følgende video:
En meget lille elektromotorisk kraft induceres også i modtagerantennen, som derefter forstærkes af særlige kaskader, og vi modtager vores fjernsyn, radio og endda Wi-Fi-signal.
Konklusion
Lad os opsummere og igen kort huske, hvad EMF er, og i hvilke SI -enheder denne værdi udtrykkes.
- EMF kendetegner arbejdet med eksterne kræfter (kemiske eller fysiske) af ikke-elektrisk oprindelse i et elektrisk kredsløb. Denne kraft gør arbejdet med at overføre elektriske ladninger til den.
- EMF måles ligesom spænding i volt.
- Forskellene mellem EMF og spænding er, at den første måles uden belastning, og den anden med en belastning, mens strømkildens interne modstand tages i betragtning og påvirker.
Og endelig, for at konsolidere det dækkede materiale, råder jeg dig til at se en anden god video om dette emne:
Relaterede materialer:
- Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm
- Hvad er elektrisk ladning
- Sådan sænkes vekselstrøm og jævnstrøm
