EMF tiek saprasts kā īpašs ārējo spēku darbs, lai pārvietotu vienības lādiņu elektriskās ķēdes ķēdē. Šis elektrības jēdziens ietver daudzas fiziskas interpretācijas, kas saistītas ar dažādām tehnisko zināšanu jomām. Elektrotehnikā tas ir īpašs ārējo spēku darbs, kas parādās induktīvajos tinumos, kad tiem tiek piemērots mainīgs lauks. Ķīmijā tas nozīmē potenciālu starpību, kas rodas elektrolīzes laikā, kā arī reakciju laikā, ko papildina elektrisko lādiņu atdalīšana. Fizikā tas atbilst, piemēram, elektromotora spēkam, kas rodas elektriskā termopāra galos. Lai vienkāršos vārdos izskaidrotu EML būtību, jums būs jāapsver katra no tā interpretācijas iespējām.
Pirms pāriet pie raksta galvenās daļas, mēs atzīmējam, ka EMF un spriegums ir ļoti tuvi, bet tomēr nedaudz atšķiras. Īsāk sakot, EMF atrodas pie barošanas avota bez slodzes, un, kad slodze ir pievienota tam, tas jau ir spriegums. Tā kā strāvas padeves spriegums zem slodzes gandrīz vienmēr ir nedaudz mazāks nekā bez tā. Tas ir saistīts ar barošanas avotu, piemēram, transformatoru un galvanisko elementu, iekšējo pretestību.
Saturs:
- Elektromagnētiskā indukcija (pašindukcija)
- Elektromotori un ģeneratori
- Nedaudz vairāk teorijas
- EMF ikdienas dzīvē un vienībās
- Secinājums
Elektromagnētiskā indukcija (pašindukcija)
Sāksim ar elektromagnētisko indukciju. Šī parādība raksturo likumu Faraday elektromagnētiskā indukcija. Šīs parādības fiziskā nozīme ir elektromagnētiskā lauka spēja izraisīt EMF tuvējā vadītājā. Šajā gadījumā vai nu laukam ir jāmainās, piemēram, vektoru lielumā un virzienā, vai jāpārvietojas attiecībā pret vadītāju, vai arī vadītājam jāpārvietojas attiecībā pret šo lauku. Šajā gadījumā diriģenta galos rodas potenciāla atšķirība.
Ir vēl viena līdzīga parādība - savstarpēja indukcija. Tas slēpjas faktā, ka vienas spoles strāvas virziena un stipruma izmaiņas izraisa EMF pie spailēm blakus esošā spole, tiek plaši izmantota dažādās tehnoloģiju jomās, ieskaitot elektriskās un elektronika. Tas ir transformatoru darbības pamatā, kur viena tinuma magnētiskā plūsma izraisa strāvu un spriegumu otrajā.
Elektroiekārtās īpašu ražošanā tiek izmantots fizisks efekts, ko sauc par EMF Maiņstrāvas pārveidotāji, nodrošinot vēlamās efektīvo daudzumu vērtības (strāvas un spriegums). Indukcijas parādību dēļ un pašindukcija inženieriem izdevās izstrādāt daudzas elektriskās ierīces: no parastajām induktori (aizrīties) un līdz transformatoram.
Savstarpējās indukcijas jēdziens attiecas tikai uz maiņstrāvu, kuras plūsmas laikā ķēdē vai vadītājā mainās magnētiskā plūsma.
Pastāvīga virziena elektriskajai strāvai ir raksturīgas citas šī spēka izpausmes, piemēram, piemēram, kā potenciāla starpība galvaniskā elementa polos, ko mēs apspriedīsim tālāk.
Elektromotori un ģeneratori
Tas pats elektromagnētiskais efekts tiek novērots konstrukcijā asinhrona vai sinhronais motors, kuras galvenais elements ir induktīvās spoles. Viņa darbs ir aprakstīts pieejamā valodā daudzās mācību grāmatās, kas saistītas ar tēmu ar nosaukumu "Elektrotehnika". Lai saprastu notiekošo procesu būtību, pietiek atcerēties, ka indukcijas EMF tiek ierosināts, kad vadītājs pārvietojas cita lauka iekšpusē.
Saskaņā ar iepriekš minēto elektromagnētiskās indukcijas likumu darbības laikā motora armatūras tinumā tiek inducēts skaitītājs EMF, ko bieži sauc par "back-EMF", jo, kad motors darbojas, tas ir vērsts uz pielietoto stress. Tas arī izskaidro strauju motora patērētās strāvas palielināšanos, palielinoties slodzei vai iesprūstot vārpstai, kā arī ieslēgšanās strāvas. Elektromotoram visi nosacījumi potenciālās starpības parādīšanai ir acīmredzami - tā spoļu magnētiskā lauka piespiedu maiņa noved pie griezes momenta parādīšanās uz rotora ass.
Diemžēl mēs šajā rakstā neiedziļināsimies šajā tēmā - rakstiet komentāros, ja jūs tas interesē, un mēs jums par to pastāstīsim.
Citā elektriskajā ierīcē - ģeneratorā viss ir tieši tāds pats, bet tajā notiekošajiem procesiem ir pretējs virziens. Caur rotora tinumiem tiek izvadīta elektriskā strāva, ap tiem rodas magnētiskais lauks (var izmantot pastāvīgos magnētus). Kad rotors griežas, lauks, savukārt, izraisa statora tinumu EMF, no kura tiek noņemta slodzes strāva.
Nedaudz vairāk teorijas
Izstrādājot šādas shēmas, tiek ņemts vērā strāvu sadalījums un sprieguma kritums starp atsevišķiem elementiem. Lai aprēķinātu pirmā parametra sadalījumu, tiek izmantots no fizikas zināmais Kirhhofa otrais likums - sprieguma kritumu summa (ņemot vērā zīmi) uz visiem slēgtās ķēdes zariem ir vienāda ar šīs ķēdes zaru EML algebrisko summu) un lai noteiktu to vērtības, izmantojiet Oma likums ķēdes daļai vai Oma likumam par pilnu ķēdi, kuras formula ir dota zemāk:
I = E / (R + r),
kur E - EML, R - slodzes izturība, r ir strāvas avota pretestība.
Barošanas avota iekšējā pretestība ir ģeneratoru un transformatoru tinumu pretestība, kas ir atkarīga no stieples šķērsgriezuma, ar kuru tie ir uztīti un tā garums, kā arī galvanisko elementu iekšējā pretestība, kas ir atkarīga no anoda, katoda un elektrolīts.
Veicot aprēķinus, jāņem vērā barošanas avota iekšējā pretestība, kas uzskatāma par paralēlu savienojumu ar ķēdi. Precīzāka pieeja, kurā ņemtas vērā lielākas darba strāvas, ņem vērā katra savienojošā vadītāja pretestību.
EMF ikdienas dzīvē un vienībās
Citi piemēri ir atrodami jebkura parasta cilvēka praktiskajā dzīvē. Šajā kategorijā ietilpst tādas pazīstamas lietas kā mazas baterijas un citas miniatūras baterijas. Šajā gadījumā darba EMF veidojas ķīmisko procesu dēļ, kas notiek līdzstrāvas sprieguma avotu iekšienē.
Kad tas notiek akumulatora spailēs (polos) iekšējo izmaiņu dēļ, šūna ir pilnībā gatava darbam. Laika gaitā EMF nedaudz samazinās, un iekšējā pretestība ievērojami palielinās.
Tā rezultātā, mērot spriegumu nesaistītā pirksta akumulatorā, tas ir normāli 1,5 V (vai mazāk), bet, kad akumulatoram ir pievienota slodze, pieņemsim, ka esat to instalējis kādā ierīcē - tas nenotiek darbojas.
Kāpēc? Jo, ja mēs pieņemam, ka voltmetra iekšējā pretestība ir daudzkārt lielāka nekā akumulatora iekšējā pretestība, tad jūs izmērījāt tā EMF. Kad akumulators sāka piegādāt strāvu slodzei pie tā spailēm, tas kļuva nevis par 1,5 V, bet, teiksim, par 1,2 V - ierīcei nav pietiekami daudz sprieguma vai strāvas normālai darbībai. Tieši šie 0,3 V krita uz galvaniskās šūnas iekšējās pretestības. Ja akumulators ir ļoti vecs un tā elektrodi ir iznīcināti, tad akumulatora spailēs var nebūt elektromotora spēka vai sprieguma - t.i. nulle.
Šis piemērs skaidri parāda atšķirību starp EMF un spriegumu. Autors saka to pašu videoklipa beigās, ko redzat zemāk.
Jūs varat uzzināt vairāk par to, kā rodas galvaniskā elementa EMF un kā tas tiek mērīts, šajā videoklipā:
Uztvērēja antenā tiek ierosināts ļoti mazs elektromotora spēks, ko pēc tam pastiprina īpašas kaskādes, un mēs saņemam televīzijas, radio un pat Wi-Fi signālu.
Secinājums
Apkoposim un vēlreiz īsi atgādināsim, kas ir EML un kādās SI vienībās šī vērtība ir izteikta.
- EML raksturo neelektrisku ārēju spēku (ķīmisku vai fizisku) darbu elektriskajā ķēdē. Šis spēks veic elektrisko lādiņu pārnešanu uz to.
- EMF, tāpat kā spriegumu, mēra voltos.
- Atšķirības starp EMF un spriegumu ir tādas, ka pirmais tiek mērīts bez slodzes, bet otrs - ar slodzi, bet tiek ņemta vērā barošanas avota iekšējā pretestība.
Visbeidzot, lai konsolidētu aptverto materiālu, iesaku noskatīties vēl vienu labu video par šo tēmu:
Saistītie materiāli:
- Kāda ir atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu
- Kas ir elektriskais lādiņš
- Kā pazemināt maiņstrāvas un līdzstrāvas spriegumu
