EMF dipahami sebagai kerja spesifik gaya eksternal untuk memindahkan muatan satuan dalam rangkaian rangkaian listrik. Konsep dalam kelistrikan ini melibatkan banyak interpretasi fisik yang terkait dengan berbagai bidang pengetahuan teknis. Dalam teknik listrik, ini adalah pekerjaan khusus dari gaya eksternal yang muncul dalam belitan induktif ketika medan bolak-balik diterapkan pada mereka. Dalam kimia, itu berarti perbedaan potensial yang terjadi selama elektrolisis, serta selama reaksi disertai dengan pemisahan muatan listrik. Dalam fisika, itu sesuai dengan gaya gerak listrik yang dihasilkan di ujung termokopel listrik, misalnya. Untuk menjelaskan esensi EMF dengan kata-kata sederhana, Anda perlu mempertimbangkan setiap opsi untuk interpretasinya.
Sebelum beralih ke bagian utama artikel, kami mencatat bahwa EMF dan tegangan sangat dekat artinya, tetapi masih agak berbeda. Singkatnya, EMF berada di sumber daya tanpa beban, dan ketika beban terhubung dengannya, ini sudah menjadi tegangan. Karena jumlah volt pada unit catu daya di bawah beban hampir selalu lebih sedikit daripada tanpanya. Hal ini disebabkan adanya hambatan internal dari catu daya seperti trafo dan sel galvanik.
Isi:
- Induksi elektromagnetik (induksi sendiri)
- Motor listrik dan generator
- Sedikit lagi teori
- EMF dalam kehidupan sehari-hari dan unit
- Kesimpulan
Induksi elektromagnetik (induksi sendiri)
Mari kita mulai dengan induksi elektromagnetik. Fenomena ini menggambarkan hukum Induksi elektromagnetik Faraday. Arti fisik dari fenomena ini adalah kemampuan medan elektromagnetik untuk menginduksi EMF dalam konduktor terdekat. Dalam hal ini, baik medan harus berubah, misalnya, dalam besar dan arah vektor, atau bergerak relatif terhadap konduktor, atau konduktor harus bergerak relatif terhadap medan ini. Dalam hal ini, perbedaan potensial muncul di ujung konduktor.
Ada fenomena lain yang serupa dalam arti - induksi timbal balik. Itu terletak pada kenyataan bahwa perubahan arah dan kekuatan arus satu kumparan menginduksi EMF di terminal koil yang berdekatan, banyak digunakan di berbagai bidang teknologi, termasuk listrik dan elektronik. Ini mendasari operasi transformator, di mana fluks magnet dari satu belitan menginduksi arus dan tegangan pada belitan kedua.
Dalam listrik, efek fisik yang disebut EMF digunakan dalam pembuatan Konverter AC, memberikan nilai yang diinginkan dari jumlah efektif (arus dan voltase). Karena fenomena induksi dan induksi diri insinyur berhasil mengembangkan banyak perangkat listrik: dari konvensional induktor (choke) dan sampai ke trafo.
Konsep induksi timbal balik hanya berlaku untuk arus bolak-balik, selama aliran yang dalam rangkaian atau konduktor, fluks magnet berubah.
Untuk arus listrik dengan arah konstan, manifestasi lain dari gaya ini adalah karakteristik, misalnya, sebagai perbedaan potensial di kutub sel galvanik, yang akan kita bahas di bawah.
Motor listrik dan generator
Efek elektromagnetik yang sama diamati dalam struktur asinkron atau motor sinkron, elemen utamanya adalah kumparan induktif. Karyanya dijelaskan dalam bahasa yang dapat diakses di banyak buku teks yang berkaitan dengan subjek yang disebut "Teknik Elektro". Untuk memahami esensi dari proses yang sedang berlangsung, cukup diingat bahwa EMF induksi diinduksi ketika konduktor bergerak di dalam bidang lain.
Menurut hukum induksi elektromagnetik yang disebutkan di atas, penghitung diinduksi dalam belitan dinamo motor selama operasi EMF, yang sering disebut "back-EMF", karena saat mesin hidup, diarahkan ke arah yang diterapkan menekankan. Ini juga menjelaskan peningkatan tajam dalam arus yang dikonsumsi oleh motor ketika beban meningkat atau poros macet, serta arus masuk. Untuk motor listrik, semua kondisi untuk munculnya perbedaan potensial jelas - perubahan paksa dalam medan magnet kumparannya mengarah pada munculnya torsi pada sumbu rotor.
Sayangnya, kami tidak akan membahas topik ini dalam artikel ini - tulis di komentar jika Anda tertarik, dan kami akan memberi tahu Anda tentang hal itu.
Di perangkat listrik lain - generator, semuanya persis sama, tetapi proses yang terjadi di dalamnya memiliki arah yang berlawanan. Arus listrik dilewatkan melalui belitan rotor, medan magnet muncul di sekitarnya (magnet permanen dapat digunakan). Ketika rotor berputar, medan, pada gilirannya, menginduksi EMF pada belitan stator - dari mana arus beban dihilangkan.
Sedikit lagi teori
Saat merancang sirkuit seperti itu, distribusi arus dan penurunan tegangan di seluruh elemen individu diperhitungkan. Untuk menghitung distribusi parameter pertama, yang diketahui dari fisika digunakan hukum kedua Kirchhoff - jumlah penurunan tegangan (dengan mempertimbangkan tanda) pada semua cabang rangkaian tertutup, sama dengan jumlah aljabar EMF cabang-cabang rangkaian ini), dan untuk menentukan nilainya, gunakan Hukum Ohm untuk bagian rantai atau hukum Ohm untuk rantai lengkap, rumusnya diberikan di bawah ini:
I = E / (R + r),
di mana E-EMF, R - resistensi beban, r adalah resistansi sumber daya.
Resistansi internal sumber daya adalah resistansi belitan generator dan transformator, yang tergantung pada penampang kabel, dengan mana mereka dililit dan panjangnya, serta resistansi internal sel galvanik, yang tergantung pada keadaan anoda, katoda dan elektrolit.
Saat melakukan perhitungan, resistansi internal catu daya harus diperhitungkan, dianggap sebagai koneksi paralel ke sirkuit. Pendekatan yang lebih akurat yang memperhitungkan arus operasi yang lebih tinggi memperhitungkan resistansi setiap konduktor penghubung.
EMF dalam kehidupan sehari-hari dan unit
Contoh lain ditemukan dalam kehidupan praktis orang biasa. Hal-hal yang akrab seperti baterai kecil dan baterai mini lainnya termasuk dalam kategori ini. Dalam hal ini, EMF yang bekerja terbentuk karena proses kimia yang terjadi di dalam sumber tegangan DC.
Ketika itu terjadi di terminal (kutub) baterai karena perubahan internal, sel benar-benar siap untuk beroperasi. Seiring waktu, EMF sedikit berkurang, dan resistansi internal meningkat tajam.
Akibatnya, jika Anda mengukur tegangan pada baterai jari yang tidak terhubung, Anda akan melihatnya normal 1.5V (atau lebih), tetapi ketika beban terhubung ke baterai, katakanlah Anda memasangnya di beberapa jenis perangkat - tidak bekerja.
Mengapa? Karena jika kita berasumsi bahwa resistansi internal voltmeter berkali-kali lebih tinggi daripada resistansi internal baterai, maka Anda mengukur EMF-nya. Ketika baterai mulai memberikan arus ke beban di terminalnya, itu menjadi bukan 1.5V, tetapi, katakanlah, 1.2V - perangkat tidak memiliki tegangan atau arus yang cukup untuk operasi normal. Hanya 0,3V inilah yang jatuh pada resistansi internal sel galvanik. Jika baterai sudah sangat tua dan elektrodanya rusak, maka mungkin tidak ada gaya gerak listrik atau tegangan sama sekali di terminal baterai - mis. nol.
Contoh ini dengan jelas menunjukkan perbedaan antara EMF dan tegangan. Penulis mengatakan hal yang sama di akhir video yang Anda lihat di bawah.
Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana EMF sel galvanik muncul dan bagaimana mengukurnya dalam video berikut:
Gaya gerak listrik yang sangat kecil diinduksi di dalam antena penerima, yang kemudian diperkuat oleh kaskade khusus, dan kami menerima sinyal televisi, radio, dan bahkan Wi-Fi kami.
Kesimpulan
Mari kita rangkum dan sekali lagi secara singkat mengingat apa itu EMF dan dalam satuan SI apa nilai ini dinyatakan.
- EMF mencirikan kerja kekuatan eksternal (kimia atau fisik) yang tidak berasal dari listrik dalam rangkaian listrik. Gaya ini melakukan pekerjaan mentransfer muatan listrik ke sana.
- EMF, seperti tegangan, diukur dalam Volt.
- Perbedaan antara EMF dan tegangan adalah yang pertama diukur tanpa beban, dan yang kedua dengan beban, sedangkan resistansi internal sumber daya diperhitungkan dan dipengaruhi.
Dan akhirnya, untuk mengkonsolidasikan materi yang dibahas, saya menyarankan Anda untuk menonton video bagus lainnya tentang topik ini:
Bahan terkait:
- Apa perbedaan antara arus bolak-balik dan arus searah?
- Apa itu muatan listrik
- Cara menurunkan tegangan AC dan DC
