EMF, bir elektrik devresinin devresinde bir birim yükü hareket ettirmek için dış kuvvetlerin özel işi olarak anlaşılır. Elektrikteki bu kavram, çeşitli teknik bilgi alanlarıyla ilgili birçok fiziksel yorumu içerir. Elektrik mühendisliğinde bu, endüktif sargılara alternatif bir alan uygulandığında ortaya çıkan dış kuvvetlerin özel işidir. Kimyada, elektroliz sırasında ve ayrıca elektrik yüklerinin ayrılmasının eşlik ettiği reaksiyonlar sırasında meydana gelen potansiyel farkı anlamına gelir. Fizikte, örneğin bir elektrik termokuplunun uçlarında üretilen elektromotor kuvvetine karşılık gelir. EMF'nin özünü basit kelimelerle açıklamak için, yorumlanması için seçeneklerin her birini göz önünde bulundurmanız gerekecektir.
Makalenin ana bölümüne geçmeden önce, EMF ve voltajın anlam olarak çok yakın olduğunu, ancak yine de biraz farklı olduğunu not ediyoruz. Kısacası, EMF yüksüz güç kaynağındadır ve yük ona bağlandığında, bu zaten voltajdır. Çünkü yük altındaki güç kaynağı ünitesindeki volt sayısı neredeyse her zaman onsuzdan biraz daha azdır. Bunun nedeni, transformatörler ve galvanik hücreler gibi güç kaynaklarının iç direncidir.
İçerik:
- Elektromanyetik indüksiyon (kendinden indüksiyon)
- Elektrik motorları ve jeneratörler
- Biraz daha teori
- Günlük yaşamda ve birimlerde EMF
- Çözüm
Elektromanyetik indüksiyon (kendinden indüksiyon)
Elektromanyetik indüksiyonla başlayalım. Bu fenomen yasayı açıklar Faraday elektromanyetik indüksiyon. Bu fenomenin fiziksel anlamı, elektromanyetik alanın yakındaki bir iletkende bir EMF'yi indükleme yeteneğidir. Bu durumda, ya alan, örneğin vektörlerin büyüklüğü ve yönünde değişmeli ya da iletkene göre hareket etmeli veya iletken bu alana göre hareket etmelidir. Bu durumda iletkenin uçlarında bir potansiyel farkı oluşur.
Anlamda benzer başka bir fenomen daha var - karşılıklı tümevarım. Bir bobinin akımının yönü ve gücündeki bir değişikliğin terminallerde bir EMF'yi indüklemesi gerçeğinde yatmaktadır. bitişik bobin, elektrik dahil olmak üzere çeşitli teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve elektronik. Bir sargının manyetik akısının ikincisinde akım ve voltajı indüklediği transformatörlerin çalışmasının temelini oluşturur.
Elektrikte, özel ürünlerin üretiminde EMF adı verilen fiziksel bir etki kullanılır. Efektif niceliklerin istenen değerlerini sağlayan AC dönüştürücüler (akım ve Voltaj). İndüksiyon fenomeni nedeniyle ve kendi kendine indüksiyon mühendisler birçok elektrikli cihaz geliştirmeyi başardılar: geleneksel indüktörler (boğma) ve transformatöre kadar.
Karşılıklı indüksiyon kavramı, yalnızca akışı sırasında bir devre veya iletkende manyetik akı değişen alternatif akım için geçerlidir.
Sabit yönlü bir elektrik akımı için, bu kuvvetin diğer tezahürleri, örneğin aşağıda tartışacağımız bir galvanik hücrenin kutuplarındaki potansiyel bir fark gibi karakteristiktir.
Elektrik motorları ve jeneratörler
Aynı elektromanyetik etki yapıda da gözlenir. asenkron veya senkronize motor, ana elemanı endüktif bobinlerdir. Çalışmaları, "Elektrik Mühendisliği" adlı konuyla ilgili birçok ders kitabında erişilebilir bir dilde anlatılmaktadır. Devam eden süreçlerin özünü anlamak için, iletken başka bir alanın içinde hareket ettiğinde indüksiyon EMF'sinin indüklendiğini hatırlamak yeterlidir.
Yukarıda belirtilen elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, çalışma sırasında motor armatür sargısında bir sayaç indüklenir. Genellikle "arka EMF" olarak adlandırılan EMF, çünkü motor çalışırken uygulanan yöne yönlendirilir. stres. Bu aynı zamanda, yük arttığında veya şaft sıkıştığında motor tarafından tüketilen akımdaki keskin artışın yanı sıra ani akımları da açıklar. Bir elektrik motoru için, potansiyel bir farkın ortaya çıkması için tüm koşullar açıktır - bobinlerinin manyetik alanındaki zorunlu bir değişiklik, rotor ekseninde bir torkun ortaya çıkmasına neden olur.
Ne yazık ki, bu makalede bu konuya girmeyeceğiz - ilgileniyorsanız yorumları yazın, size anlatacağız.
Başka bir elektrikli cihazda - bir jeneratör, her şey tamamen aynıdır, ancak içinde meydana gelen süreçler ters yöne sahiptir. Rotor sargılarından bir elektrik akımı geçirilir, etraflarında bir manyetik alan oluşur (kalıcı mıknatıslar kullanılabilir). Rotor döndüğünde, alan sırayla stator sargılarında yük akımının kaldırıldığı bir EMF'yi indükler.
Biraz daha teori
Bu tür devreler tasarlanırken, bireysel elemanlar arasındaki akım dağılımı ve voltaj düşüşü dikkate alınır. İlk parametrenin dağılımını hesaplamak için fizikten bilinenler kullanılır. Kirchhoff'un ikinci yasası - kapalı bir devrenin tüm dallarındaki voltaj düşüşlerinin toplamı (işareti dikkate alarak), bu devrenin dallarının EMF'sinin cebirsel toplamına eşittir) ve değerlerini belirlemek için kullanın Ohm yasası bir zincirin bir bölümü için veya tam bir zincir için Ohm yasası, formülü aşağıda verilmiştir:
ben = E / (R + r),
nerede E - EMF, R - yük direnci, r, güç kaynağının direncidir.
Güç kaynağının iç direnci, telin kesitine bağlı olan jeneratör ve transformatör sargılarının direncidir, Anot, katot ve anot durumuna bağlı olan galvanik hücrelerin iç direncinin yanı sıra, sarıldıkları ve uzunlukları elektrolit.
Hesaplamalar yapılırken, devreye paralel bir bağlantı olarak kabul edilen güç kaynağının iç direnci dikkate alınmalıdır. Daha yüksek çalışma akımlarını hesaba katan daha doğru bir yaklaşım, her bir bağlantı iletkeninin direncini hesaba katar.
Günlük yaşamda ve birimlerde EMF
Diğer örnekler, herhangi bir sıradan insanın pratik yaşamında bulunur. Küçük piller ve diğer minyatür piller gibi tanıdık şeyler bu kategoriye girer. Bu durumda, DC voltaj kaynakları içinde gerçekleşen kimyasal işlemler nedeniyle çalışan EMF oluşur.
Pilin terminallerinde (kutuplarında) dahili değişikliklerden dolayı meydana geldiğinde, hücre tamamen çalışmaya hazırdır. Zamanla, EMF biraz azalır ve iç direnç belirgin şekilde artar.
Sonuç olarak, bağlı olmayan bir parmak pilindeki voltajı ölçerseniz, bunun için normal görürsünüz. 1.5V (ya da öylesine), ancak aküye bir yük bağlandığında, diyelim ki onu bir tür cihaza taktınız - öyle değil İşler.
Niye ya? Çünkü voltmetrenin iç direncinin pilin iç direncinden çok daha yüksek olduğunu varsayarsak, EMF'sini ölçtünüz. Akü, terminallerinde yüke akım vermeye başladığında, 1,5V değil, 1,2V oldu - cihazın normal çalışması için yeterli voltaj veya akım yok. Galvanik hücrenin iç direncine düşen sadece bu 0.3V idi. Pil çok eskiyse ve elektrotları hasar görmüşse, pil terminallerinde hiç elektromotor kuvvet veya voltaj olmayabilir - yani. sıfır.
Bu örnek, EMF ve voltaj arasındaki farkı açıkça göstermektedir. Yazar, aşağıda gördüğünüz videonun sonunda aynı şeyi söylüyor.
Aşağıdaki videoda bir galvanik hücrenin EMF'sinin nasıl ortaya çıktığı ve nasıl ölçüldüğü hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz:
Alıcı antenin içinde de çok küçük bir elektromotor kuvvet indüklenir, bu daha sonra özel kaskadlarla güçlendirilir ve televizyon, radyo ve hatta Wi-Fi sinyalimizi alırız.
Çözüm
Özetleyelim ve bir kez daha kısaca EMF'nin ne olduğunu ve bu değerin hangi SI birimlerinde ifade edildiğini hatırlayalım.
- EMF, bir elektrik devresinde elektrik kaynaklı olmayan dış kuvvetlerin (kimyasal veya fiziksel) çalışmasını karakterize eder. Bu kuvvet, kendisine elektrik yükleri aktarma işini yapar.
- EMF, voltaj gibi, Volt cinsinden ölçülür.
- EMF ve voltaj arasındaki farklar, ilkinin yüksüz, ikincisinin yük ile ölçülmesi, güç kaynağının iç direncinin dikkate alınması ve etkilenmesidir.
Ve son olarak, kapsanan materyali birleştirmek için bu konuyla ilgili başka bir iyi video izlemenizi tavsiye ederim:
İlgili malzemeler:
- Alternatif akım ve doğru akım arasındaki fark nedir
- elektrik yükü nedir
- AC ve DC voltajı nasıl düşürülür
