Kaj je emf v katerih enotah se meri. Kaj je EMF in kako se meri? Teme kodirnika enotnega državnega izpita: elektromotorna sila, notranji upor tokovnega vira, Ohmov zakon za celotno električno vezje

V gradivu bomo razumeli koncept inducirane emf v situacijah njegovega pojava. Upoštevali bomo tudi induktivnost kot ključni parameter za pojav magnetnega pretoka, ko se v prevodniku pojavi električno polje.

Elektromagnetna indukcija je ustvarjanje električnega toka s pomočjo magnetnih polj, ki se spreminjajo skozi čas. Zahvaljujoč odkritjem Faradaya in Lenza so bili vzorci oblikovani v zakone, ki so uvedli simetrijo v razumevanje elektromagnetnih tokov. Maxwellova teorija je združila znanje o električnem toku in magnetnih tokovih. Zahvaljujoč Hertzovemu odkritju je človeštvo spoznalo telekomunikacije.

Okrog vodnika, po katerem teče električni tok, nastane elektromagnetno polje, vzporedno pa se pojavi tudi nasprotni pojav - elektromagnetna indukcija. Oglejmo si magnetni tok na primeru: če okvir iz prevodnika postavimo v električno polje z indukcijo in ga premikamo od zgoraj navzdol vzdolž magnetnih silnic ali levo in desno pravokotno nanje, potem magnetni tok, ki poteka skozi okvir bo konstantna vrednost.

Ko se okvir vrti okoli svoje osi, se čez nekaj časa magnetni tok spremeni za določeno količino. Posledično se v okvirju pojavi inducirana emf in pojavi se električni tok, ki se imenuje indukcija.

inducirana emf

Podrobno razumemo, kaj je koncept inducirane emf. Ko je prevodnik postavljen v magnetno polje in se premika s presečiščem silnic polja, se v prevodniku pojavi elektromotorna sila, imenovana inducirana emf. Do tega pride tudi, če prevodnik miruje, magnetno polje pa se premika in preseka prevodnik s silnicami.

Ko je vodnik, kjer se pojavi EMF, zaprt z zunanjim tokokrogom, začne zaradi prisotnosti tega EMF po tokokrogu teči induciran tok. Elektromagnetna indukcija vključuje pojav indukcije EMF v prevodniku v trenutku, ko ga prečkajo magnetne silnice.

Elektromagnetna indukcija je obratni proces pretvorbe mehanske energije v električni tok. Ta koncept in njegovi zakoni se pogosto uporabljajo v elektrotehniki; večina električnih strojev temelji na tem pojavu.

Faradayev in Lenzov zakon

Faradayev in Lenzov zakon odražata vzorce pojavljanja elektromagnetne indukcije.

Faraday je odkril, da magnetni učinki nastanejo kot posledica sprememb magnetnega toka skozi čas. V trenutku, ko izmenični magnetni tok prečka prevodnik, se v njem pojavi elektromotorna sila, ki povzroči nastanek električnega toka. Tako trajni magnet kot elektromagnet lahko ustvarjata tok.

Znanstvenik je ugotovil, da se intenzivnost toka poveča s hitro spremembo števila silnic, ki sekajo vezje. To pomeni, da je EMF elektromagnetne indukcije neposredno odvisen od hitrosti magnetnega toka.

V skladu s Faradayevim zakonom so formule inducirane emf definirane na naslednji način:

Znak minus označuje razmerje med polarnostjo inducirane emf, smerjo toka in spreminjajočo se hitrostjo.

Po Lenzovem zakonu lahko elektromotorno silo označimo glede na njeno smer. Vsaka sprememba magnetnega pretoka v tuljavi vodi do pojava induciranega emf, s hitro spremembo pa opazimo naraščajoč emf.

Če ima tuljava, kjer je inducirana emf, kratek stik z zunanjim tokokrogom, potem skozi njo teče induciran tok, zaradi česar se okoli vodnika pojavi magnetno polje in tuljava pridobi lastnosti solenoida. Posledično se okrog tuljave oblikuje lastno magnetno polje.

E.H. Lenz je vzpostavil vzorec, po katerem se določata smer induciranega toka v tuljavi in ​​inducirana emf. Zakon pravi, da inducirana emf v tuljavi, ko se spremeni magnetni pretok, tvori tok v tuljavi v smeri, v kateri dani magnetni pretok tuljave omogoča izogibanje spremembam tujega magnetnega pretoka.

Lenzov zakon velja za vse situacije indukcije električnega toka v prevodnikih, ne glede na njihovo konfiguracijo in način spreminjanja zunanjega magnetnega polja.

Gibanje žice v magnetnem polju

Vrednost inducirane emf se določi glede na dolžino prevodnika, ki ga prečkajo silnice polja. Z večjim številom daljnovodov se poveča velikost inducirane EMF. Z večanjem magnetnega polja in indukcije se v prevodniku pojavi večja vrednost EMF. Tako je vrednost inducirane emf v prevodniku, ki se giblje v magnetnem polju, neposredno odvisna od indukcije magnetnega polja, dolžine prevodnika in hitrosti njegovega gibanja.

Ta odvisnost se odraža v formuli E = Blv, kjer je E inducirana emf; B je vrednost magnetne indukcije; I je dolžina vodnika; v je hitrost njegovega gibanja.

Upoštevajte, da se v prevodniku, ki se giblje v magnetnem polju, inducirana emf pojavi šele, ko prečka magnetne silnice. Če se prevodnik giblje vzdolž silnice, se ne inducira emf. Iz tega razloga formula velja samo v primerih, ko je gibanje prevodnika usmerjeno pravokotno na silnice.

Smer inducirane emf in električnega toka v prevodniku je določena s smerjo gibanja samega prevodnika. Za določitev smeri je bilo razvito pravilo desne roke. Če držite dlan desne roke tako, da poljske črte vstopijo v njeno smer, palec pa kaže smer gibanja prevodnika, potem drugi štirje prsti kažejo smer inducirane emf in smer električni tok v vodniku.

Rotacijski kolut

Delovanje generatorja električnega toka temelji na vrtenju tuljave v magnetnem toku, kjer je določeno število ovojev. EMF se inducira v električnem tokokrogu vsakič, ko ga prečka magnetni tok, na podlagi formule za magnetni pretok Ф = B x S x cos α (magnetna indukcija, pomnožena s površino, skozi katero prehaja magnetni tok, in kosinusom kota, ki ga tvorita smerni vektor in pravokotna na ravninske premice).

Po formuli na F vplivajo spremembe situacij:

• ko se spremeni magnetni tok, se spremeni vektor smeri;
• območje, zaprto v konturi, se spremeni;
• kot se spreminja.

EMF je dovoljeno inducirati s stacionarnim magnetom ali konstantnim tokom, vendar preprosto z vrtenjem tuljave okoli svoje osi znotraj magnetnega polja. V tem primeru se magnetni tok spremeni, ko se spremeni vrednost kota. Med vrtenjem tuljava prečka črte magnetnega pretoka, kar povzroči emf. Pri enakomernem vrtenju se pojavi periodična sprememba magnetnega pretoka. Tudi število poljskih črt, ki se sekajo vsako sekundo, postane enako vrednostim v enakih časovnih intervalih.

V praksi pri generatorjih izmeničnega toka tuljava miruje, elektromagnet pa se vrti okoli nje.

Samoinducirana emf

Ko skozi tuljavo teče izmenični električni tok, nastane izmenično magnetno polje, za katerega je značilno spreminjanje magnetnega toka, ki inducira emf. Ta pojav imenujemo samoindukcija.

Zaradi dejstva, da je magnetni tok sorazmeren z jakostjo električnega toka, je formula za samoindukcijsko emf videti takole:

Ф = L x I, kjer je L induktivnost, ki se meri v H. Njegova vrednost je določena s številom zavojev na enoto dolžine in velikostjo njihovega preseka.

Medsebojna indukcija

Ko sta dve tuljavi postavljeni drug ob drugem, v njiju opazimo medsebojno indukcijsko emf, ki je določena s konfiguracijo obeh tokokrogov in njuno medsebojno orientacijo. Z večanjem razmika tokokrogov se vrednost medsebojne induktivnosti zmanjšuje, saj se zmanjša skupni magnetni pretok za obe tuljavi.

Oglejmo si podrobneje proces medsebojne indukcije. Tuljavi sta dve, po žici ene z N1 ovoji teče tok I1, ki ustvarja magnetni tok in gre skozi drugo tuljavo z N2 ovojev.

Vrednost medsebojne induktivnosti druge tuljave glede na prvo:

M21 = (N2 x F21)/I1.

Vrednost magnetnega pretoka:

F21 = (M21/N2) x I1.

Inducirana emf se izračuna po formuli:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.

V prvi tuljavi je vrednost inducirane emf:

E1 = - M12 x dI2/dt.

Pomembno je omeniti, da je elektromotorna sila, ki nastane zaradi medsebojne indukcije v eni od tuljav, v vsakem primeru premo sorazmerna s spremembo električnega toka v drugi tuljavi.

Potem velja, da je medsebojna induktivnost enaka:

M12 = M21 = M.

Posledično je E1 = - M x dI2/dt in E2 = M x dI1/dt. M = K √ (L1 x L2), kjer je K sklopitveni koeficient med dvema vrednostma induktivnosti.

Medsebojna indukcija se pogosto uporablja v transformatorjih, ki omogočajo spreminjanje vrednosti izmeničnega električnega toka. Naprava je sestavljena iz para tuljav, ki sta navita na skupno jedro. Tok v prvi tuljavi tvori spreminjajoči se magnetni tok v magnetnem krogu in tok v drugi tuljavi. Z manj obrati v prvi tuljavi kot v drugi, se napetost poveča in v skladu s tem z večjim številom ovojev v prvem navitju se napetost zmanjša.

Poleg ustvarjanja in transformacije električne energije se pojav magnetne indukcije uporablja v drugih napravah. Na primer pri vlakih z magnetno levitacijo, ki se premikajo brez neposrednega stika s tokom v tirnicah, vendar nekaj centimetrov višje zaradi elektromagnetnega odbijanja.

« Fizika - 10. razred"

Vsak vir toka je označen z elektromotorno silo ali skrajšano EMF. Torej, na bateriji okrogle svetilke piše: 1,5 V.
Kaj to pomeni?

Če povežete dve nasprotno nabiti krogli z vodnikom, se naboji hitro nevtralizirajo, potenciali kroglic postanejo enaki in električno polje izgine (slika 15.9, a).

Zunanje sile.

Da bi bil tok konstanten, je potrebno vzdrževati konstantno napetost med kroglicama. Za to potrebujete napravo (vir toka), ki bi premikala naboje iz ene kroglice v drugo v smeri, ki je nasprotna smeri sil, ki delujejo na te naboje iz električnega polja kroglic. V takšni napravi morajo poleg električnih sil na naboje delovati sile neelektrostatičnega izvora (slika 15.9, b). Samo električno polje nabitih delcev ( Coulombovo polje) ni sposoben vzdrževati konstantnega toka v tokokrogu.

Vse sile, ki delujejo na električno nabite delce, razen sil elektrostatičnega izvora (tj. Coulombove sile), imenujemo zunanje sile.

Sklep o potrebi po zunanjih silah za vzdrževanje konstantnega toka v vezju bo postal še bolj očiten, če se obrnemo na zakon o ohranitvi energije.

Elektrostatično polje je potencialno. Delo, ki ga opravi to polje, ko se v njem gibljejo nabiti delci po sklenjenem električnem krogu, je enako nič. Prehod toka skozi vodnike spremlja sproščanje energije - prevodnik se segreje. Zato mora biti v tokokrogu nek vir energije, ki jo dovaja v tokokrog. V njem morajo poleg Coulombovih sil delovati tudi nepotencialne sile tretjih oseb. Delo teh sil vzdolž zaprte zanke mora biti različno od nič.

V procesu dela s temi silami nabiti delci pridobijo energijo znotraj tokovnega vira in jo nato oddajo prevodnikom električnega tokokroga.

Tuje sile poganjajo nabite delce znotraj vseh tokovnih virov: v generatorjih v elektrarnah, v galvanskih členih, baterijah itd.

Ko je vezje sklenjeno, se v vseh vodnikih vezja ustvari električno polje. Znotraj tokovnega vira se naboji premikajo pod vplivom zunanje sile proti Coulombovim silam(elektroni od pozitivno nabite elektrode do negativne), v zunanjem vezju pa jih poganja električno polje (glej sliko 15.9, b).

Narava zunanjih sil.

Narava zunanjih sil je lahko različna. V generatorjih elektrarn so tuje sile sile, ki delujejo iz magnetnega polja na elektrone v gibljivem prevodniku.

V galvanskem členu, kot je Voltov člen, delujejo kemične sile.

Volta celica je sestavljena iz cinkove in bakrene elektrode, nameščene v raztopini žveplove kisline. Kemične sile povzročijo, da se cink raztopi v kislini. Pozitivno nabiti cinkovi ioni preidejo v raztopino, sama cinkova elektroda pa postane negativno nabita. (Baker se zelo malo topi v žveplovi kislini.) Med cinkovi in ​​bakreno elektrodo se pojavi potencialna razlika, ki določa tok v zunanjem električnem tokokrogu.

Za delovanje zunanjih sil je značilna pomembna fizikalna veličina, imenovana elektromotorna sila(skrajšano EMF).

Elektromotorna sila tokovni vir je enak razmerju med delom zunanjih sil pri premikanju naboja vzdolž zaprtega tokokroga in absolutne vrednosti tega naboja:

Elektromotorna sila je tako kot napetost izražena v voltih.

Potencialna razlika na sponkah baterije, ko je tokokrog odprt, je enaka elektromotorni sili. EMF ene baterije je običajno 1-2 V.

Prav tako lahko govorimo o elektromotorni sili v kateremkoli delu vezja. To je specifično delo zunanjih sil (delo za premikanje enega samega naboja) ne po celotnem vezju, ampak samo na določenem območju.

Elektromotorna sila galvanskega člena je količina, ki je številčno enaka delu zunanjih sil pri premikanju posameznega pozitivnega naboja znotraj elementa z enega pola na drugega.

Dela zunanjih sil ne moremo izraziti s potencialno razliko, saj so zunanje sile nepotencialne in je njihovo delo odvisno od oblike trajektorije nabojev.

Za vzdrževanje električnega toka v prevodniku je potreben zunanji vir energije, ki nenehno ustvarja potencialno razliko med koncema tega prevodnika. Takšne vire energije imenujemo viri električne energije (ali viri toka).

Viri električne energije imajo določeno elektromotorna sila(skrajšano EMF), ki ustvarja in dolgo časa vzdržuje potencialno razliko med koncema prevodnika. Včasih pravijo, da emf ustvarja električni tok v tokokrogu. Ne smemo pozabiti, da je ta definicija konvencionalna, saj smo že zgoraj ugotovili, da je razlog za nastanek in obstoj električnega toka električno polje.

Vir električne energije proizvede določeno količino dela s premikanjem električnih nabojev po zaprtem krogu.

definicija:Delo, ki ga opravi vir električne energije pri prenosu enote pozitivnega naboja po zaprtem krogu, se imenuje emf vira

Merska enota elektromotorne sile je volt (skrajšano volt je označen s črko B ali V - v latinščini "ve").

EMF vira električne energije je enak enemu voltu, če pri premikanju enega kulona električne energije po zaprtem krogu vir električne energije opravi delo, enako enemu džulu:

V praksi se za merjenje EMF uporabljajo tako večje kot manjše enote, in sicer:

1 kilovolt (kV, kV), enako 1000 V;

1 milivolt (mV, mV), enak tisočinki volta (10-3 V),

1 mikrovolt (μV, μV), enak milijoninki volta (10-6 V).

Očitno je 1 kV = 1000 V; 1 V = 1000 mV = 1.000.000 μV; 1 mV = 1000 µV.

Trenutno obstaja več vrst virov električne energije. Kot vir električne energije je bila prvič uporabljena galvanska baterija, sestavljena iz več cinkovih in bakrenih krogov, med katere je bila položena koža, namočena v okisani vodi. V galvanskem akumulatorju se je kemična energija pretvarjala v električno (o tem bo podrobneje govora v XVI. poglavju). Galvanska baterija je dobila ime po italijanskem fiziologu Luigiju Galvaniju (1737-1798), enem od utemeljiteljev nauka o elektriki.

Številne poskuse izboljšanja in praktične uporabe galvanskih baterij je izvedel ruski znanstvenik Vasilij Vladimirovič Petrov. V začetku prejšnjega stoletja je izdelal največjo galvansko baterijo na svetu in jo uporabil za vrsto sijajnih poskusov.

Vire električne energije, ki delujejo na principu pretvarjanja kemične energije v električno energijo imenujemo kemični viri električne energije.

Drug glavni vir električne energije, ki se pogosto uporablja v elektrotehniki in radijski tehniki, je generator. V generatorjih se mehanska energija pretvarja v električno.

Na električnih diagramih so viri električne energije in generatorji označeni, kot je prikazano na sl. 1.

Slika 1. Simboli za vire električne energije:a - vir EMF, splošna oznaka, b - vir toka, splošna oznaka; c - kemični vir električne energije; g - baterija kemičnih virov; d - vir konstantne napetosti; e - vir spremenljive jakosti; g - generator.

V kemičnih virih električne energije in v generatorjih se elektromotorna sila manifestira na enak način, ustvarja potencialno razliko na sponkah vira in jo ohranja dolgo časa. Te sponke se imenujejo poli vira električne energije. En pol vira električne energije ima pozitiven potencial (pomanjkanje elektronov), označen je z znakom plus (+) in se imenuje pozitivni pol. Drugi pol ima negativen potencial (presežek elektronov), označen je z znakom minus (-) in se imenuje negativni pol.

Od virov električne energije se električna energija po žicah prenaša do njenih porabnikov (električne svetilke, elektromotorji, električni obloki, električne grelne naprave itd.).

definicija:Skupek vira električne energije, njegovega porabnika in povezovalnih vodnikov imenujemo električni krog.

Najenostavnejši električni tokokrog je prikazan na sl. 2.

Slika 2. B - vir električne energije; SA - stikalo; EL - porabnik električne energije (svetilka).

Da električni tok teče skozi tokokrog, mora biti sklenjen. Tok neprekinjeno teče po sklenjenem električnem krogu, saj obstaja določena potencialna razlika med poloma vira električne energije. Ta potencialna razlika se imenuje izvorna napetost in je označen s črko U. Merska enota za napetost je volt. Tako kot EMF lahko napetost merimo v kilovoltih, milivoltih in mikrovoltih.

Za merjenje velikosti EMF in napetosti je naprava, imenovana voltmeter. Če je voltmeter priključen neposredno na poli vira električne energije, potem ko je električni tokokrog odprt, bo pokazal EMF vira električne energije, in ko je zaprt, napetost na njegovih sponkah: (slika 3).

Slika 3. Merjenje EMF in napetosti vira električne energije:a - merjenje EMF vira električne energije; b - merjenje napetosti na sponkah vira električne energije.

Upoštevajte, da je napetost na sponkah vira električne energije vedno manjša od njegove EMF.

EMF. Številčno se elektromotorna sila meri z delom, ki ga opravi vir električne energije pri prenosu enega samega pozitivnega naboja po zaprtem krogu. Če je vir energije, opravlja delo A, zagotavlja prenos po celotnem zaprtem polnilnem krogu q, potem njegova elektromotorna sila ( E) bo enako

Enota SI za elektromotorno silo je volt (V). Vir električne energije ima emf 1 volt, če se pri premikanju naboja 1 kulona po zaprtem krogu izvede delo, ki je enako 1 džulu. Fizikalna narava elektromotornih sil v različnih virih je zelo različna.

Samoindukcija- pojav inducirane emf v zaprtem prevodnem krogu, ko se spremeni tok, ki teče skozi tokokrog. Ko se tok spremeni jaz v vezju se magnetni pretok sorazmerno spreminja B skozi površino, ki jo omejuje ta kontura. Sprememba tega magnetnega pretoka zaradi zakona elektromagnetne indukcije povzroči vzbujanje induktivne emf v tem vezju E. Ta pojav imenujemo samoindukcija.

Koncept je povezan s konceptom medsebojne indukcije, saj je njen poseben primer.

Moč. Moč je delo, opravljeno na enoto časa. Moč je delo, opravljeno na enoto časa, to je za prenos naboja v elektriko. tokokrog ali zaprt porabi energijo, ki je enaka A=U*Q saj je količina elektrike enaka zmnožku jakosti toka, potem je Q=I*t sledi A=U*I*t. P=A/t=U*Q/t=U*I=I*t*R=P=U*I(I)

1W=1000mV, 1kW=1000V, Pr=Pп+Po-formula bilance moči. Moč pr-generatorja (EMF)

Pr=E*I,Pp=I*U uporabna moč, to je moč, ki se porabi brez izgub. Po=I^2*R-izgubljena moč. Da bi vezje delovalo, je potrebno ohraniti ravnotežje moči v električnem vezju.

12.Ohmov zakon za odsek vezja.

Jakost toka v odseku vezja je neposredno sorazmerna z napetostjo na koncih tega prevodnika in obratno sorazmerna z njegovim uporom:
I=U/R;

1)U=I*R, 2)R=U/R

13.Ohmov zakon za popolno vezje.

Jakost toka v vezju je sorazmerna z EMF, ki deluje v vezju, in obratno sorazmerna z vsoto upora vezja in notranjega upora vira.

EMF vira napetosti (V), - jakost toka v vezju (A), - upornost vseh zunanjih elementov vezja (Ohm), - notranji upor vira napetosti (Ohm) 1) E=I(R). +r)? 2)R+r=E/I

14.Zaporedna, vzporedna vezava uporov, ekvivalentni upor. Porazdelitev tokov in napetosti.

Za serijsko povezavo več uporov konec prvega upor povežite z začetkom drugega, konec drugega z začetkom tretjega itd. S tako povezavo prehaja skozi vse elemente sekvenčnega vezja
isti tok I.

Uе=U1+U2+U3. Posledično je napetost U na sponkah vira enaka vsoti napetosti na vsakem od zaporedno vezanih uporov.

Re=R1+R2+R3, Ie=I1=I2=I3, Ue=U1+U2+U3.

Pri zaporedni povezavi se upor vezja poveča.

Vzporedna vezava uporov. Vzporedna vezava uporov je povezava, pri kateri so začetki uporov povezani z enim priključkom vira, konci pa z drugim priključkom.

Skupni upor vzporedno povezanih uporov je določen s formulo

Skupni upor vzporedno povezanih uporov je vedno manjši od najmanjšega upora, vključenega v določeno povezavo.

Ko so upori povezani vzporedno, so napetosti med njimi enake. Uе=U1=U2=U3 V vezje teče tok I, iz njega pa izhajajo tokovi I 1, I 2, I 3. Ker se gibljivi električni naboji ne kopičijo v točki, je očitno, da je skupni naboj, ki teče do točke razvejanja, enak celotnemu naboju, ki teče stran od nje: Iе=I1+I2+I3 Zato lahko tretjo lastnost vzporedne povezave formuliramo na naslednji način: Velikost toka v nerazvejanem delu vezja je enaka vsoti tokov v vzporednih vejah. Za dva vzporedna upora:

Elektromotorna sila, popularno znana kot EMF, kot tudi napetost se meri v voltih, vendar je popolnoma drugačne narave.

EMF s hidravličnega vidika

Mislim, da že poznate vodni stolp iz prejšnjega članka o

Predpostavimo, da je stolp popolnoma napolnjen z vodo. Na dnu stolpa smo izvrtali luknjo in vstavili cev, po kateri teče voda do vašega doma.

Sosed je hotel zalivati ​​kumare, vi ste se odločili oprati avto, mama je začela prati perilo in voila! Vodni tok je postajal vse manjši in kmalu popolnoma presahnil ... Kaj se je zgodilo? Vode v stolpu je zmanjkalo ...

Čas praznjenja stolpa je odvisen od kapacitete samega stolpa, pa tudi od tega, koliko odjemalcev bo vodo uporabljalo.

Enako lahko rečemo o kondenzatorju radijskega elementa:

Recimo, da smo ga polnili iz 1,5-voltne baterije in je sprejel polnjenje. Narišimo nabit kondenzator takole:

A takoj, ko nanj pritrdimo breme (naj bo to LED) z zapiranjem tipke S, bo v prvih delih sekunde LED močno zasvetilo, nato pa tiho ugasnilo ... in dokler popolnoma ne ugasne . Čas upadanja LED bo odvisen od kapacitivnosti kondenzatorja, pa tudi od tega, kakšno breme priključimo na napolnjen kondenzator.

Kot sem rekel, je to enako preprostemu napolnjenemu stolpu in porabnikom, ki uporabljajo vodo.

Toda zakaj potem našim stolpom nikoli ne zmanjka vode? Da, ker deluje črpalka za dovod vode! Od kod ta črpalka črpa vodo? Iz vodnjaka, ki je bil izvrtan za pridobivanje podtalnice. Včasih se imenuje tudi arteški.

Takoj, ko je stolp popolnoma napolnjen z vodo, se črpalka izklopi. V naših vodnih stolpih črpalka vedno vzdržuje najvišji nivo vode.

Torej, spomnimo se, kaj je napetost? Po analogiji s hidravliko je to nivo vode v vodnem stolpu. Poln stolp pomeni najvišji nivo vode, kar pomeni največjo napetost. V stolpu ni vode - napetost je nič.

EMF električnega toka

Kot se spomnite iz prejšnjih člankov, so molekule vode »elektroni«. Za nastanek električnega toka se morajo elektroni premikati v eno smer. Da pa se premikajo v eno smer, mora obstajati napetost in nekakšna obremenitev. To pomeni, da je voda v stolpu napetost, ljudje, ki zapravljajo vodo za svoje potrebe, pa so breme, saj ustvarjajo tok vode iz cevi, ki se nahaja ob vznožju vodnega stolpa. In pretok ni nič drugega kot moč toka.

Izpolnjen mora biti tudi pogoj, da mora biti voda vedno na najvišji ravni, ne glede na to, koliko ljudi jo hkrati uporablja za svoje potrebe, sicer se stolp izprazni. Za vodni stolp je ta rešilna bilka vodna črpalka. Kaj pa električni tok?

Da električni tok teče, mora obstajati neka sila, ki dalj časa potiska elektrone v eno smer. Se pravi, ta sila mora premikati elektrone! Elektromotorna sila! Ja, tako je! ELEKTROMOTORNA SILA! Lahko ga imenujemo skrajšano EMF - E lectro D videnje Z mulj. Meri se v voltih, tako kot napetost, in je na splošno označen s črko E.

Torej imajo tudi naši akumulatorji tako “črpalko”? Obstaja in pravilneje bi bilo, da bi jo imenovali "črpalka za dovod elektronov"). Ampak tega seveda nihče ne reče. Pravijo preprosto - EMF. Zanima me kje je ta pumpa skrita v akumulatorju? To je preprosto elektrokemična reakcija, zaradi katere se ohranja "nivo vode" v bateriji, potem pa se kljub temu ta črpalka obrabi in napetost v bateriji začne padati, ker "črpalka" nima časa črpati vodo. Na koncu se popolnoma pokvari in napetost na akumulatorju pade skoraj na nič.

Realni vir EMF

Vir električne energije je vir EMF z notranjim uporom R ext. To so lahko poljubne kemične baterije, na primer baterije in akumulatorji

Njihova notranja struktura z vidika EMF izgleda nekako takole:

kje E je EMF in R int je notranji upor baterije

Torej, kakšne zaključke je mogoče potegniti iz tega?

Če na baterijo ni priključen noben tovor, na primer žarnica z žarilno nitko itd., bo posledično tok v takem tokokrogu enak nič. Poenostavljen diagram bi bil takšen:

Če pa kljub temu na našo baterijo priključimo žarnico z žarilno nitko, se bo naše vezje sklenilo in v vezju bo stekel tok:

Če narišete graf odvisnosti moči v tokovnem tokokrogu od napetosti na akumulatorju, bo videti takole:

Kakšen je zaključek? Da bi izmerili EMF akumulatorja, moramo le vzeti dober multimeter z visokim vhodnim uporom in izmeriti napetost na sponkah akumulatorja.

Idealen vir EMF

Recimo, da ima naša baterija ničelni notranji upor, potem se izkaže, da je R in = 0.

Ni težko uganiti, da bo v tem primeru tudi padec napetosti na ničelnem uporu enak nič. Posledično bo naš graf videti takole:

Kot rezultat smo preprosto dobili vir EMF. Zato je vir EMF idealen vir energije, v katerem napetost na sponkah ni odvisna od toka v vezju. To pomeni, da ne glede na to, kakšno obremenitev pritrdimo na tak vir EMF, bo še vedno proizvedel zahtevano napetost brez padca. Sam vir EMF je označen takole:

V praksi idealnega vira EMF ni.

Vrste EMF

– elektrokemični(EMS baterij in akumulatorjev)

– fotoelektrični učinek(prejem električnega toka iz sončne energije)

– indukcija(generatorji na principu elektromagnetne indukcije)

– Seebeckov učinek ali termoEMF(pojav električnega toka v zaprtem krogu, sestavljenem iz zaporedno povezanih različnih vodnikov, katerih stiki so pri različnih temperaturah)

– piezoEMF(prejemanje EMF od)