Kas yra EMF (elektromotorinė jėga): apibrėžimas paprastais žodžiais

EML suprantamas kaip specifinis išorinių jėgų darbas, perkeliantis vieneto krūvį elektros grandinės grandinėje. Ši elektros energijos sąvoka apima daugybę fizinių interpretacijų, susijusių su įvairiomis techninių žinių sritimis. Elektros inžinerijoje tai yra specifinis išorinių jėgų darbas, kuris atsiranda indukcinėse apvijose, kai joms taikomas kintamasis laukas. Chemijoje tai reiškia potencialų skirtumą, kuris atsiranda elektrolizės metu, taip pat reakcijų metu, kurias lydi elektros krūvių atskyrimas. Fizikoje tai atitinka elektromotorinę jėgą, sukurtą, pavyzdžiui, elektrinės termoporos galuose. Norėdami paprastais žodžiais paaiškinti EML esmę, turėsite apsvarstyti kiekvieną jo aiškinimo variantą.

Elektromagnetinė indukcija (savaiminė indukcija)

Pradėkime nuo elektromagnetinės indukcijos. Šis reiškinys apibūdina įstatymą Faradėjaus elektromagnetinė indukcija. Fizinė šio reiškinio prasmė yra elektromagnetinio lauko gebėjimas sukelti EMF netoliese esančiame laidininke. Šiuo atveju arba laukas turi pasikeisti, pavyzdžiui, vektorių dydžiu ir kryptimi, arba judėti laidininko atžvilgiu, arba laidininkas turi judėti šio lauko atžvilgiu. Tokiu atveju potencialo skirtumas atsiranda laidininko galuose.

Yra dar vienas panašios reikšmės reiškinys - abipusė indukcija. Tai yra tai, kad vienos ritės srovės krypties ir stiprumo pasikeitimas sukelia EMF gnybtuose greta esanti ritė, yra plačiai naudojama įvairiose technologijų srityse, įskaitant elektros ir elektronika. Tai yra transformatorių veikimo pagrindas, kai vienos apvijos magnetinis srautas sukelia srovę ir įtampą antroje.

Elektros prietaisų gamyboje naudojamas fizinis efektas, vadinamas EMF Kintamosios srovės keitikliai, pateikiantys norimas faktinių kiekių reikšmes (srovę ir Įtampa). Dėl indukcijos reiškinių ir savęs indukcija inžinieriams pavyko sukurti daug elektros prietaisų: iš įprastų induktoriai (droselis) ir iki transformatoriaus.

Abipusės indukcijos sąvoka taikoma tik kintamajai srovei, kurios tekėjimo metu grandinėje ar laidininke magnetinis srautas pasikeičia.

Pastovios krypties elektros srovei būdingos kitos šios jėgos apraiškos, pavyzdžiui, kaip potencialų skirtumas galvaninio elemento poliuose, kurį aptarsime toliau.

Elektros varikliai ir generatoriai

Tas pats elektromagnetinis poveikis pastebimas konstrukcijoje asinchroninis arba sinchroninis variklis, kurio pagrindinis elementas yra indukcinės ritės. Jo darbas yra prieinama kalba aprašytas daugelyje vadovėlių, susijusių su tema „Elektros inžinerija“. Norint suprasti vykstančių procesų esmę, pakanka prisiminti, kad indukcijos EMF indukuojamas, kai laidininkas juda kito lauko viduje.

Pagal minėtą elektromagnetinės indukcijos dėsnį, veikimo metu variklio armatūros apvijoje indukuojamas skaitiklis EML, kuris dažnai vadinamas „back-EMF“, nes kai variklis veikia, jis yra nukreiptas į taikomą stresas. Tai taip pat paaiškina staigų variklio sunaudotos srovės padidėjimą, kai padidėja apkrova arba sugriebiamas velenas, taip pat įjungimo sroves. Elektromotoriui visos sąlygos potencialiam skirtumui atsirasti yra akivaizdžios - priverstinis jo ritinių magnetinio lauko pasikeitimas lemia sukimo momento atsiradimą rotoriaus ašyje.

Deja, šiame straipsnyje mes nesigilinsime į šią temą - parašykite komentaruose, jei jus tai domina, ir mes jums apie tai papasakosime.

Kitame elektros prietaise - generatoriuje - viskas lygiai taip pat, tačiau jame vykstantys procesai turi priešingą kryptį. Per rotoriaus apvijas praeina elektros srovė, aplink jas atsiranda magnetinis laukas (galima naudoti nuolatinius magnetus). Kai rotorius sukasi, laukas, savo ruožtu, sukelia EMF statoriaus apvijose - nuo to pašalinama apkrovos srovė.

Dar šiek tiek teorijos

Projektuojant tokias grandines, atsižvelgiama į srovės pasiskirstymą ir įtampos kritimą atskiruose elementuose. Norint apskaičiuoti pirmojo parametro pasiskirstymą, naudojamas fizikoje žinomas Kirchhoffo antrasis dėsnis - įtampos kritimo suma (atsižvelgiant į ženklą) visose uždaros grandinės šakose yra lygi šios grandinės šakų EML algebrinei sumai) ir nustatyti jų vertes, naudoti Omo dėsnis grandinės daliai arba Omo įstatymui visai grandinei, kurios formulė pateikta žemiau:

I = E / (R + r),

kur E - EML, R - atsparumas apkrovai, r yra maitinimo šaltinio varža.

Maitinimo šaltinio vidinė varža yra generatorių ir transformatorių apvijų varža, kuri priklauso nuo laido skerspjūvio, su kuriuo jie yra suvynioti ir jo ilgis, taip pat galvaninių elementų vidinis atsparumas, kuris priklauso nuo anodo, katodo ir elektrolitas.

Atliekant skaičiavimus, reikia atsižvelgti į vidinį maitinimo šaltinio atsparumą, kuris laikomas lygiagrečiu sujungimu su grandine. Tikslesnis požiūris, atsižvelgiant į dideles darbinių srovių vertes, atsižvelgia į kiekvieno jungiamojo laidininko varžą.

EMF kasdieniame gyvenime ir vienetai

Kiti pavyzdžiai randami bet kurio paprasto žmogaus praktiniame gyvenime. Į šią kategoriją patenka tokie pažįstami dalykai kaip mažos baterijos ir kitos miniatiūrinės baterijos. Šiuo atveju veikiantis EMF susidaro dėl cheminių procesų, vykstančių nuolatinės įtampos šaltinių viduje.

Kai dėl vidinių pokyčių jis atsiranda akumuliatoriaus gnybtuose (poliuose), elementas yra visiškai paruoštas darbui. Laikui bėgant, EMF šiek tiek sumažėja, o vidinis atsparumas pastebimai padidėja.

Dėl to, jei matuojate neprijungtos piršto tipo baterijos įtampą, matote, kad tai normalu 1,5 V (ar daugiau), bet kai prie akumuliatoriaus prijungta apkrova, tarkime, kad ją įdiegėte kokiame nors įrenginyje - jis neveikia veikia.

Kodėl? Nes jei darysime prielaidą, kad voltmetro vidinė varža yra daug kartų didesnė nei vidinė akumuliatoriaus varža, tada jūs matavote jo EMF. Kai baterija pradėjo duoti srovę apkrovai savo gnybtuose, ji tapo ne 1,5 V, o, tarkim, 1,2 V - prietaisas neturi pakankamai įtampos ar srovės normaliam veikimui. Kaip tik šie 0,3 V krito ant galvaninio elemento vidinio pasipriešinimo. Jei akumuliatorius yra labai senas ir jo elektrodai yra sugadinti, tada akumuliatoriaus gnybtuose gali nebūti jokios elektrinės jėgos ar įtampos - t.y. nulis.

Šis pavyzdys aiškiai parodo, kuo skiriasi EMF ir įtampa. Autorius tą patį sako vaizdo įrašo pabaigoje, kurį matote žemiau.

Šiame vaizdo įraše galite sužinoti daugiau apie tai, kaip atsiranda galvaninio elemento EMF ir kaip jis matuojamas:

Imtuvo antenoje taip pat sukuriama labai maža elektromotorinė jėga, kuri vėliau sustiprinama specialiomis kaskadomis, ir mes gauname televizijos, radijo ir net „Wi-Fi“ signalą.

Išvada

Apibendrinkime ir dar kartą trumpai prisiminkime, kas yra EML ir kokiais SI vienetais ši vertė išreiškiama.

1. EML apibūdina neelektrinės kilmės išorinių jėgų (cheminių ar fizinių) darbą elektros grandinėje. Ši jėga atlieka elektros krūvių perkėlimo į ją darbą.
2. EMF, kaip ir įtampa, matuojamas voltais.
3. Skirtumas tarp EMF ir įtampos yra tas, kad pirmasis matuojamas be apkrovos, o antrasis - su apkrova, o į vidinį maitinimo šaltinio atsparumą atsižvelgiama ir tai veikia.

Galiausiai, norėdamas įtvirtinti aptariamą medžiagą, patariu pažiūrėti dar vieną gerą vaizdo įrašą šia tema:

Susijusios medžiagos:

• Koks skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės
• Kas yra elektros krūvis
• Kaip sumažinti kintamosios ir nuolatinės srovės įtampą