emf คืออะไรในหน่วยที่วัด EMF คืออะไร และวัดได้อย่างไร? หัวข้อตัวเข้ารหัสการตรวจสอบสถานะแบบครบวงจร: แรงเคลื่อนไฟฟ้า, ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า, กฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้าที่สมบูรณ์
ในเนื้อหานี้ เราจะเข้าใจแนวคิดเรื่องแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในสถานการณ์ที่เกิดขึ้น นอกจากนี้เรายังจะถือว่าการเหนี่ยวนำเป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการเกิดฟลักซ์แม่เหล็กเมื่อสนามไฟฟ้าปรากฏในตัวนำ
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือการสร้างกระแสไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ต้องขอบคุณการค้นพบของฟาราเดย์และเลนซ์ รูปแบบจึงถูกกำหนดให้เป็นกฎ ซึ่งนำความสมมาตรมาสู่ความเข้าใจเกี่ยวกับการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีของแมกซ์เวลล์รวบรวมความรู้เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าและฟลักซ์แม่เหล็ก ต้องขอบคุณการค้นพบของ Hertz มนุษยชาติจึงได้เรียนรู้เกี่ยวกับโทรคมนาคม
สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นรอบๆ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า แต่ในทางกลับกัน ปรากฏการณ์ตรงกันข้ามก็เกิดขึ้นเช่นกัน นั่นคือ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ลองพิจารณาฟลักซ์แม่เหล็กโดยใช้ตัวอย่าง: หากวางเฟรมที่ทำจากตัวนำไว้ในสนามไฟฟ้าที่มีการเหนี่ยวนำและเคลื่อนจากบนลงล่างตามแนวแรงแม่เหล็กหรือตั้งฉากซ้ายและขวากับพวกมันจากนั้นฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านกรอบ จะเป็นค่าคงที่
เมื่อเฟรมหมุนรอบแกน หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ฟลักซ์แม่เหล็กก็จะเปลี่ยนไปตามจำนวนหนึ่ง เป็นผลให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำปรากฏขึ้นในเฟรมและกระแสไฟฟ้าปรากฏขึ้นซึ่งเรียกว่าการเหนี่ยวนำ
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
ให้เราเข้าใจรายละเอียดว่าแนวคิดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำคืออะไร เมื่อตัวนำวางอยู่ในสนามแม่เหล็กและเคลื่อนที่โดยมีจุดตัดของเส้นสนาม แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นในตัวนำ นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นหากตัวนำยังคงนิ่งอยู่ และสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่และตัดกับตัวนำด้วยเส้นแรง
เมื่อตัวนำที่เกิด EMF ถูกปิดกับวงจรภายนอก เนื่องจากการมีอยู่ของ EMF นี้ กระแสเหนี่ยวนำจะเริ่มไหลผ่านวงจร การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำ EMF ในตัวนำในขณะที่มันถูกข้ามโดยเส้นสนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระบวนการย้อนกลับของการเปลี่ยนพลังงานกลเป็นกระแสไฟฟ้า แนวคิดนี้และกฎหมายใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้า เครื่องจักรไฟฟ้าส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากปรากฏการณ์นี้
กฎของฟาราเดย์และเลนซ์
กฎของฟาราเดย์และเลนซ์สะท้อนถึงรูปแบบการเกิดขึ้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
ฟาราเดย์ค้นพบว่าผลกระทบทางแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะนี้กระแสแม่เหล็กสลับข้ามตัวนำซึ่งมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นซึ่งนำไปสู่การสร้างกระแสไฟฟ้า ทั้งแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้
นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าความเข้มของกระแสเพิ่มขึ้นตามการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของจำนวนเส้นแรงที่ตัดกับวงจร นั่นคือ EMF ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับความเร็วของฟลักซ์แม่เหล็กโดยตรง
ตามกฎของฟาราเดย์ สูตรแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีดังต่อไปนี้:
เครื่องหมายลบบ่งบอกถึงความสัมพันธ์ระหว่างขั้วของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ทิศทางการไหลและความเร็วที่เปลี่ยนแปลง
ตามกฎของเลนซ์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าสามารถแสดงลักษณะได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของมัน การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจะสังเกตเห็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น
หากขดลวดที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีการลัดวงจรไปยังวงจรภายนอกจากนั้นกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะไหลผ่านซึ่งเป็นผลมาจากการที่สนามแม่เหล็กปรากฏรอบ ๆ ตัวนำและขดลวดจะได้รับคุณสมบัติของโซลินอยด์ เป็นผลให้สนามแม่เหล็กของมันเกิดขึ้นรอบขดลวด
อี.เอช. Lenz สร้างรูปแบบตามทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดและแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำถูกกำหนด กฎหมายระบุว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวด เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง จะก่อให้เกิดกระแสในขดลวดในทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกได้
กฎของเลนซ์ใช้กับทุกสถานการณ์ของการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำ โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดค่าและวิธีการเปลี่ยนสนามแม่เหล็กภายนอก
การเคลื่อนตัวของเส้นลวดในสนามแม่เหล็ก
ค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำถูกกำหนดขึ้นอยู่กับความยาวของตัวนำที่ตัดผ่านเส้นสนาม เมื่อมีสายไฟจำนวนมากขึ้น ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้น เมื่อสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น ค่า EMF จะเกิดขึ้นในตัวนำมากขึ้น ดังนั้นค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจะขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก ความยาวของตัวนำ และความเร็วของการเคลื่อนที่โดยตรง
การพึ่งพาอาศัยกันนี้สะท้อนให้เห็นในสูตร E = Blv โดยที่ E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ B คือค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฉันคือความยาวของตัวนำ v คือความเร็วของการเคลื่อนที่
โปรดทราบว่าในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นเฉพาะเมื่อมันข้ามเส้นสนามแม่เหล็กเท่านั้น หากตัวนำเคลื่อนที่ตามแนวแรง จะไม่มีการเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ สูตรจึงใช้เฉพาะในกรณีที่การเคลื่อนที่ของตัวนำตั้งฉากกับเส้นแรงเท่านั้น
ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสไฟฟ้าในตัวนำจะถูกกำหนดโดยทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำนั้นเอง เพื่อระบุทิศทางจึงมีการพัฒนากฎมือขวาขึ้น หากคุณจับฝ่ามือขวาของคุณในลักษณะที่เส้นสนามเข้าสู่ทิศทางของมันและนิ้วโป้งระบุทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำดังนั้นอีกสี่นิ้วที่เหลือจะระบุทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและทิศทางของ กระแสไฟฟ้าในตัวนำ
รีลหมุน
การทำงานของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการหมุนของขดลวดในฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งมีจำนวนรอบที่แน่นอน EMF ถูกเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้าทุกครั้งที่มีฟลักซ์แม่เหล็กตัดผ่าน ตามสูตรฟลักซ์แม่เหล็ก Ф = B x S x cos α (การเหนี่ยวนำแม่เหล็กคูณด้วยพื้นที่ผิวที่ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านไปและโคไซน์ของมุมที่เกิดจาก เวกเตอร์ทิศทางและตั้งฉากกับเส้นระนาบ)
ตามสูตร F ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงในสถานการณ์:
- เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง เวกเตอร์ทิศทางจะเปลี่ยน
- พื้นที่ที่ล้อมรอบอยู่ในการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง
- มุมเปลี่ยนไป
อนุญาตให้เหนี่ยวนำ EMF ด้วยแม่เหล็กที่อยู่กับที่หรือกระแสคงที่ แต่เพียงหมุนขดลวดรอบแกนภายในสนามแม่เหล็ก ในกรณีนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กจะเปลี่ยนไปเมื่อค่ามุมเปลี่ยนแปลง ในระหว่างการหมุน ขดลวดจะตัดผ่านเส้นฟลักซ์แม่เหล็ก ส่งผลให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ด้วยการหมุนสม่ำเสมอจะเกิดการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กเป็นระยะ นอกจากนี้จำนวนเส้นสนามที่ตัดกันทุกวินาทีจะเท่ากับค่าในช่วงเวลาที่เท่ากัน
ในทางปฏิบัติในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ขดลวดจะยังคงอยู่กับที่ และแม่เหล็กไฟฟ้าจะหมุนไปรอบๆ
แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเอง
เมื่อกระแสไฟฟ้าสลับผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับขึ้น ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำตนเอง
เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับความเข้มของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นสูตรของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองจึงมีลักษณะดังนี้:
Ф = L x I โดยที่ L คือตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งวัดเป็น H ค่าของมันจะถูกกำหนดโดยจำนวนรอบต่อความยาวหน่วยและขนาดของหน้าตัด
การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน
เมื่อวางขดลวดสองม้วนไว้เคียงข้างกัน จะสังเกตแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันซึ่งถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าของทั้งสองวงจรและการวางแนวซึ่งกันและกัน เมื่อการแยกวงจรเพิ่มขึ้น ค่าของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันจะลดลง เนื่องจากมีการลดลงของฟลักซ์แม่เหล็กรวมสำหรับขดลวดทั้งสอง
ให้เราพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการอุปนัยร่วมกัน มีขดลวดสองขดลวด กระแส I1 ไหลไปตามเส้นลวดของขดลวดหนึ่งที่มีการหมุน N1 ซึ่งสร้างฟลักซ์แม่เหล็กและไหลผ่านขดลวดที่สองโดยมีจำนวนรอบ N2
ค่าความเหนี่ยวนำร่วมของขดลวดที่สองสัมพันธ์กับขดลวดแรก:
M21 = (N2 x F21)/I1.
ค่าฟลักซ์แม่เหล็ก:
F21 = (M21/N2) x I1.
แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำคำนวณโดยสูตร:
E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt
ในขดลวดแรกค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำคือ:
E1 = - M12 x dI2/dt
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำร่วมกันในขดลวดตัวใดตัวหนึ่งนั้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าในขดลวดอีกตัวหนึ่ง
จากนั้นความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันจะถือว่าเท่ากัน:
M12 = M21 = ม.
ด้วยเหตุนี้ E1 = - M x dI2/dt และ E2 = M x dI1/dt M = K √ (L1 x L2) โดยที่ K คือสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างค่าความเหนี่ยวนำสองค่า
การเหนี่ยวนำร่วมกันใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อแปลงซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนค่าของกระแสไฟฟ้าสลับได้ อุปกรณ์ประกอบด้วยขดลวดคู่หนึ่งที่พันอยู่บนแกนกลางทั่วไป กระแสในขดลวดแรกทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงในวงจรแม่เหล็กและกระแสในขดลวดที่สอง เมื่อขดลวดแรกน้อยกว่ารอบที่สองแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นและด้วยจำนวนรอบที่มากขึ้นในการม้วนแรกแรงดันไฟฟ้าก็จะลดลง
นอกจากการสร้างและการเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าแล้ว อุปกรณ์อื่นๆ ยังใช้ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในรถไฟลอยด้วยแม่เหล็กที่เคลื่อนที่โดยไม่มีการสัมผัสโดยตรงกับกระแสในราง แต่สูงขึ้นสองสามเซนติเมตรเนื่องจากการผลักกันของแม่เหล็กไฟฟ้า
« ฟิสิกส์ - ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10"
แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าใด ๆ มีลักษณะเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือตัวย่อ EMF ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ไฟฉายทรงกลมจะมีข้อความว่า: 1.5 V.
มันหมายความว่าอะไร?
หากคุณเชื่อมต่อลูกบอลที่มีประจุตรงข้ามกันสองลูกเข้ากับตัวนำ ประจุจะทำให้กันและกันอย่างรวดเร็ว ศักยภาพของลูกบอลจะเท่ากัน และสนามไฟฟ้าจะหายไป (รูปที่ 15.9, ก)
กองกำลังภายนอก
เพื่อให้กระแสคงที่จำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ระหว่างลูกบอล ในการดำเนินการนี้ คุณต้องมีอุปกรณ์ (แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า) ที่จะย้ายประจุจากลูกบอลหนึ่งไปยังอีกลูกหนึ่งในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุเหล่านี้จากสนามไฟฟ้าของลูกบอล ในอุปกรณ์ดังกล่าว นอกเหนือจากแรงไฟฟ้าแล้ว ประจุยังต้องกระทำโดยแรงที่มีต้นกำเนิดที่ไม่ใช่ไฟฟ้าสถิต (รูปที่ 15.9, b) สนามไฟฟ้าของอนุภาคที่มีประจุเพียงอย่างเดียว ( สนามคูลอมบ์) ไม่สามารถรักษากระแสให้คงที่ในวงจรได้
แรงใดๆ ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ยกเว้นแรงที่มีต้นกำเนิดจากไฟฟ้าสถิต (เช่น แรงคูลอมบ์) จะถูกเรียกว่า กองกำลังภายนอก.
ข้อสรุปเกี่ยวกับความจำเป็นในการใช้แรงภายนอกเพื่อรักษากระแสคงที่ในวงจรจะชัดเจนยิ่งขึ้นหากเราหันไปใช้กฎการอนุรักษ์พลังงาน
สนามไฟฟ้าสถิตมีศักยภาพ งานที่ทำโดยสนามนี้เมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปตามวงจรไฟฟ้าปิดจะเป็นศูนย์ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงาน - ตัวนำจะร้อนขึ้น ดังนั้นจึงต้องมีแหล่งพลังงานในวงจรที่จ่ายให้กับวงจร ในนั้น นอกเหนือจากกองกำลังคูลอมบ์แล้ว กองกำลังที่ไม่มีศักยภาพของบุคคลที่สามจะต้องดำเนินการด้วย การทำงานของกองกำลังเหล่านี้ในวงปิดจะต้องแตกต่างจากศูนย์
อยู่ในขั้นตอนการทำงานของแรงเหล่านี้ อนุภาคที่มีประจุจะได้รับพลังงานภายในแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าแล้วส่งให้กับตัวนำของวงจรไฟฟ้า
แรงของบุคคลที่สามทำให้เกิดอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ภายในแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าทั้งหมด: ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้า ในเซลล์กัลวานิก แบตเตอรี่ ฯลฯ
เมื่อวงจรปิด จะมีการสร้างสนามไฟฟ้าขึ้นในตัวนำทุกตัวของวงจร ภายในแหล่งกำเนิดปัจจุบัน ประจุจะเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของ แรงภายนอกต่อแรงคูลอมบ์(อิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรดที่มีประจุบวกถึงขั้วลบ) และในวงจรภายนอกพวกมันถูกขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้า (ดูรูปที่ 15.9, b)
ธรรมชาติของแรงภายนอก
ลักษณะของแรงภายนอกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า แรงภายนอกคือแรงที่กระทำจากสนามแม่เหล็กที่กระทำต่ออิเล็กตรอนในตัวนำที่กำลังเคลื่อนที่
ในเซลล์กัลวานิก เช่น เซลล์โวลตา แรงเคมีจะกระทำ
เซลล์โวลตาประกอบด้วยอิเล็กโทรดสังกะสีและทองแดงที่วางอยู่ในสารละลายกรดซัลฟิวริก แรงทางเคมีทำให้สังกะสีละลายในกรด ไอออนสังกะสีที่มีประจุบวกจะผ่านเข้าไปในสารละลาย และอิเล็กโทรดสังกะสีเองก็มีประจุเป็นลบ (ทองแดงละลายในกรดซัลฟิวริกน้อยมาก) ความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดสังกะสีและทองแดง ซึ่งเป็นตัวกำหนดกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าภายนอก
การกระทำของแรงภายนอกนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณทางกายภาพที่สำคัญที่เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า(ตัวย่อ EMF)
แรงเคลื่อนไฟฟ้าแหล่งกำเนิดกระแสเท่ากับอัตราส่วนของการทำงานของแรงภายนอกเมื่อเคลื่อนที่ประจุตามวงจรปิดต่อค่าสัมบูรณ์ของประจุนี้:
แรงเคลื่อนไฟฟ้า เช่น แรงดันไฟฟ้า แสดงเป็นโวลต์
ความต่างศักย์ไฟฟ้าข้ามขั้วแบตเตอรี่เมื่อวงจรเปิดอยู่จะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่หนึ่งเซลล์มักจะอยู่ที่ 1-2 V
นอกจากนี้เรายังสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าในส่วนใดก็ได้ของวงจร นี่เป็นงานเฉพาะของแรงภายนอก (งานเพื่อเคลื่อนย้ายประจุเดียว) ไม่ใช่ทั่วทั้งวงจร แต่เฉพาะในพื้นที่ที่กำหนดเท่านั้น
แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์กัลวานิกเป็นปริมาณในเชิงตัวเลขเท่ากับงานของแรงภายนอกเมื่อย้ายประจุบวกหนึ่งประจุภายในองค์ประกอบจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง
งานของแรงภายนอกไม่สามารถแสดงออกผ่านความต่างศักย์ได้ เนื่องจากแรงภายนอกไม่มีศักย์และงานของมันขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถีการเคลื่อนที่ของประจุ
เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าในตัวนำ จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอก ซึ่งสร้างความต่างศักย์อย่างต่อเนื่องระหว่างปลายของตัวนำนี้ แหล่งพลังงานดังกล่าวเรียกว่าแหล่งพลังงานไฟฟ้า (หรือแหล่งกระแส)
แหล่งพลังงานไฟฟ้ามีแน่นอน แรงเคลื่อนไฟฟ้า(ย่อ แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ซึ่งสร้างและรักษาความต่างศักย์ระหว่างปลายตัวนำไว้เป็นเวลานาน บางครั้งมีการกล่าวกันว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าสร้างกระแสไฟฟ้าในวงจร เราต้องจำไว้ว่าคำจำกัดความนี้เป็นเรื่องปกติเนื่องจากเราได้ระบุไว้ข้างต้นแล้วว่าสาเหตุของการเกิดขึ้นและการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้าคือสนามไฟฟ้า
แหล่งพลังงานไฟฟ้าทำให้เกิดงานจำนวนหนึ่งโดยการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าไปทั่ววงจรปิด
คำนิยาม:งานที่ทำโดยแหล่งพลังงานไฟฟ้าเมื่อถ่ายโอนหน่วยประจุบวกตลอดวงจรปิดเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด
หน่วยวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าคือโวลต์ (โวลต์ตัวย่อแสดงด้วยตัวอักษร B หรือ V - "ve" ในภาษาละติน)
แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งพลังงานไฟฟ้าจะเท่ากับ 1 โวลต์ ถ้าหากเมื่อเคลื่อนที่หนึ่งคูลอมบ์ของไฟฟ้าตลอดวงจรปิด แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าจะทำงานเท่ากับ 1 จูล:
ในทางปฏิบัติ จะใช้ทั้งหน่วยที่ใหญ่กว่าและเล็กกว่าในการวัด EMF ได้แก่:
1 กิโลโวลต์ (kV, kV) เท่ากับ 1,000 V;
1 มิลลิโวลต์ (mV, mV) เท่ากับหนึ่งในพันของโวลต์ (10-3 V)
1 ไมโครโวลต์ (μV, μV) เท่ากับหนึ่งในล้านของโวลต์ (10-6 V)
เห็นได้ชัดว่า 1 kV = 1,000 V; 1 โวลต์ = 1,000 มิลลิโวลต์ = 1,000,000 ไมโครโวลต์; 1 มิลลิโวลต์ = 1,000 ไมโครโวลต์
ปัจจุบันแหล่งพลังงานไฟฟ้ามีหลายประเภท เป็นครั้งแรกที่มีการใช้แบตเตอรี่กัลวานิกเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยวงกลมสังกะสีและทองแดงหลายวง โดยระหว่างนั้นจะมีการวางผิวหนังที่แช่ในน้ำที่เป็นกรดไว้ ในแบตเตอรี่กัลวานิก พลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า (ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในบทที่ 16) แบตเตอรี่กัลวานิกได้ชื่อมาจากนักสรีรวิทยาชาวอิตาลี ลุยจิ กัลวานี (1737-1798) หนึ่งในผู้ก่อตั้งหลักคำสอนเรื่องไฟฟ้า
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Vasily Vladimirovich Petrov ได้ทำการทดลองมากมายเกี่ยวกับการปรับปรุงและการใช้งานแบตเตอรี่กัลวานิกในทางปฏิบัติ เมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา เขาได้สร้างแบตเตอรี่กัลวานิกที่ใหญ่ที่สุดในโลก และใช้ในการทดลองอันยอดเยี่ยมหลายครั้ง
แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ทำงานบนหลักการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าแหล่งพลังงานไฟฟ้าเคมี
แหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักอีกแหล่งหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานกลจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
ในแผนภาพไฟฟ้า แหล่งพลังงานไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกกำหนดดังแสดงในรูปที่ 1 1.
รูปที่ 1. สัญลักษณ์แหล่งพลังงานไฟฟ้า:ก - แหล่งกำเนิด EMF, การกำหนดทั่วไป, b - แหล่งกำเนิดปัจจุบัน, การกำหนดทั่วไป; c - แหล่งเคมีของพลังงานไฟฟ้า g - แบตเตอรี่ของแหล่งสารเคมี d - แหล่งจ่ายแรงดันคงที่ e - แหล่งที่มาของความเข้มของตัวแปร กรัม - เครื่องกำเนิด
ในแหล่งเคมีของพลังงานไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าแสดงออกในลักษณะเดียวกัน สร้างความต่างศักย์ที่ขั้วต้นทางและคงไว้เป็นเวลานาน ที่หนีบเหล่านี้เรียกว่า เสาของแหล่งพลังงานไฟฟ้า- ขั้วหนึ่งของแหล่งพลังงานไฟฟ้ามีศักยภาพเชิงบวก (ขาดอิเล็กตรอน) ระบุด้วยเครื่องหมายบวก (+) และเรียกว่าขั้วบวก อีกขั้วหนึ่งมีศักยภาพเป็นลบ (อิเล็กตรอนส่วนเกิน) ระบุด้วยเครื่องหมายลบ (-) และเรียกว่าขั้วลบ
จากแหล่งพลังงานไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายไฟไปยังผู้บริโภค (หลอดไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า อาร์คไฟฟ้า อุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้า ฯลฯ)
คำนิยาม :การรวมกันของแหล่งพลังงานไฟฟ้า ผู้ใช้ไฟฟ้า และสายเชื่อมต่อเรียกว่าวงจรไฟฟ้า
วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.
รูปที่ 2. B - แหล่งพลังงานไฟฟ้า SA - สวิตช์; EL - ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้า (หลอดไฟ)
เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรได้จะต้องปิด กระแสไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่องผ่านวงจรไฟฟ้าแบบปิด เนื่องจากมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างขั้วของแหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้า ความต่างศักย์นี้เรียกว่า แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าและถูกกำหนดโดยจดหมาย คุณ- หน่วยวัดแรงดันไฟฟ้าคือโวลต์ เช่นเดียวกับ EMF แรงดันไฟฟ้าสามารถวัดได้ในหน่วยกิโลโวลต์ มิลลิโวลต์ และไมโครโวลต์
เพื่อวัดขนาดของ EMF และแรงดันไฟฟ้าซึ่งมีอุปกรณ์เรียกว่า โวลต์มิเตอร์- หากโวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้าจากนั้นเมื่อวงจรไฟฟ้าเปิดอยู่ก็จะแสดง EMF ของแหล่งพลังงานไฟฟ้าและเมื่อปิด - แรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว: (รูปที่ 3)
รูปที่ 3. การวัด EMF และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานไฟฟ้า:ก - การวัด EMF ของแหล่งพลังงานไฟฟ้า b - การวัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้า..
โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้าจะน้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเสมอ
แรงเคลื่อนไฟฟ้า. ในเชิงตัวเลข แรงเคลื่อนไฟฟ้าวัดจากงานที่ทำโดยแหล่งพลังงานไฟฟ้าเมื่อถ่ายโอนประจุบวกหนึ่งประจุตลอดวงจรปิด หากเป็นแหล่งพลังงานในการทำงาน กช่วยให้มั่นใจได้ถึงการถ่ายโอนตลอดวงจรการชาร์จแบบปิดทั้งหมด ถามแล้วแรงเคลื่อนไฟฟ้าของมัน ( อี) จะเท่ากัน
แรงเคลื่อนไฟฟ้ามีหน่วย SI คือโวลต์ (V) แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าจะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1 โวลต์ ถ้าประจุ 1 คูลอมบ์เคลื่อนที่ตลอดวงจรปิด จะมีการทำงานเท่ากับ 1 จูล ลักษณะทางกายภาพของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันมาก
การเหนี่ยวนำตนเอง- การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรนำไฟฟ้าแบบปิดเมื่อกระแสไหลผ่านวงจรเปลี่ยนแปลง เมื่อกระแสเปลี่ยน ฉันในวงจรฟลักซ์แม่เหล็กจะเปลี่ยนไปตามสัดส่วน บีผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบนี้ การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กนี้เนื่องจากกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะนำไปสู่การกระตุ้นของแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในวงจรนี้ อี- ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำตนเอง
แนวคิดนี้เกี่ยวข้องกับแนวคิดของการเหนี่ยวนำร่วมกัน ซึ่งเป็นกรณีพิเศษ
พลัง. กำลังคืองานที่ทำต่อหน่วยเวลา กำลังคืองานที่ทำได้ต่อหน่วยเวลา เช่น การถ่ายโอนประจุเข้าสู่ไฟฟ้า วงจรหรือวงจรปิดจะสิ้นเปลืองพลังงาน ซึ่งเท่ากับ A=U*Q เนื่องจากปริมาณไฟฟ้าเท่ากับผลคูณของความแรงของกระแสไฟฟ้า จากนั้น Q=I*t จะตามมาด้วย 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+สูตรสมดุล Po-power กำลังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าล่วงหน้า (EMF)
Pr=E*I,Pp=I*U กำลังที่มีประโยชน์ เช่น กำลังที่ใช้ไปโดยไม่สูญเสีย Po=I^2*R-สูญเสียกำลัง เพื่อให้วงจรทำงานได้จำเป็นต้องรักษาสมดุลของกำลังในวงจรไฟฟ้า
12.กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร
ความแรงของกระแสไฟฟ้าในส่วนของวงจรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายตัวนำนี้และเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน:
ผม=คุณ/ร;
1)U=I*R, 2)R=U/R
13.กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์
ความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจรเป็นสัดส่วนกับ EMF ที่กระทำในวงจร และแปรผกผันกับผลรวมของความต้านทานวงจรและความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด
EMF ของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (V) - ความแรงของกระแสในวงจร (A) - ความต้านทานขององค์ประกอบภายนอกทั้งหมดของวงจร (โอห์ม) - ความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (โอห์ม) 1) E=I(R +ร)? 2)R+r=E/I
14.อนุกรม การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทาน ความต้านทานที่เท่ากัน การกระจายกระแสและแรงดันไฟฟ้า
สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม
ตัวต้านทานหลายตัวสิ้นสุดครั้งแรก ตัวต้านทานเชื่อมต่อกับจุดเริ่มต้นของวินาที จุดสิ้นสุดของวินาทีถึงจุดเริ่มต้นของที่สาม ฯลฯ ด้วยความผูกพันเช่นนี้ผ่านองค์ประกอบทั้งหมดของวงจรซีเควนเชียล
กระแสเดียวกัน I.
Uе=U1+U2+U3.ดังนั้น แรงดันไฟฟ้า U ที่ขั้วต้นทางจะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานที่ต่อแบบอนุกรมแต่ละตัว
Re=R1+R2+R3, คือ=I1=I2=I3, Ue=U1+U2+U3
เมื่อต่อแบบอนุกรม ความต้านทานของวงจรจะเพิ่มขึ้น
การต่อตัวต้านทานแบบขนานการเชื่อมต่อแบบขนานของความต้านทานคือการเชื่อมต่อโดยเชื่อมต่อจุดเริ่มต้นของความต้านทานเข้ากับขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิด และปลายเชื่อมต่อกับอีกขั้วหนึ่ง
ความต้านทานรวมของความต้านทานต่อแบบขนานถูกกำหนดโดยสูตร
ความต้านทานรวมของความต้านทานที่ต่อแบบขนานจะน้อยกว่าความต้านทานที่น้อยที่สุดที่รวมอยู่ในการเชื่อมต่อที่กำหนดเสมอ
เมื่อต่อความต้านทานแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมจะเท่ากัน Ue=U1=U2=U3กระแส I ไหลเข้าสู่วงจร และกระแส I 1, I 2, I 3 ไหลออกมา เนื่องจากประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ไม่สะสม ณ จุดใดจุดหนึ่ง จึงเห็นได้ชัดว่าประจุทั้งหมดที่ไหลไปยังจุดแยกจะเท่ากับประจุทั้งหมดที่ไหลออกไปจากจุดนั้น: Iе=I1+I2+I3ดังนั้นคุณสมบัติที่สามของการเชื่อมต่อแบบขนานสามารถกำหนดได้ดังนี้: ขนาดของกระแสไฟฟ้าในส่วนที่ไม่แยกส่วนของวงจรจะเท่ากับผลรวมของกระแสในกิ่งขนานสำหรับตัวต้านทานแบบขนานสองตัว:
แรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือที่รู้จักกันในชื่อ EMF และแรงดันไฟฟ้า มีหน่วยวัดเป็นโวลต์ แต่มีลักษณะที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
EMF จากมุมมองของไฮดรอลิก
ฉันคิดว่าคุณคุ้นเคยกับอ่างเก็บน้ำจากบทความก่อนหน้าแล้ว
สมมติว่าหอคอยเต็มไปด้วยน้ำ เราเจาะรูที่ด้านล่างของหอคอยและสอดท่อเพื่อให้น้ำไหลผ่านไปยังบ้านของคุณ
เพื่อนบ้านต้องการรดน้ำแตงกวา คุณตัดสินใจล้างรถ แม่ของคุณเริ่มซักผ้าและทำเสร็จแล้ว! การไหลของน้ำก็น้อยลงเรื่อยๆ และในไม่ช้าก็แห้งสนิท... เกิดอะไรขึ้น? น้ำในหอคอยหมดแล้ว...
เวลาที่ใช้ในการเทน้ำออกจากหอคอยนั้นขึ้นอยู่กับความจุของหอคอย รวมถึงจำนวนลูกค้าที่จะใช้น้ำด้วย
เช่นเดียวกันอาจกล่าวได้เกี่ยวกับตัวเก็บประจุองค์ประกอบวิทยุ:
สมมติว่าเราชาร์จจากแบตเตอรี่ 1.5 โวลต์และยอมรับการชาร์จ ลองวาดตัวเก็บประจุที่มีประจุดังนี้:
แต่ทันทีที่เราต่อโหลดเข้ากับมัน (ปล่อยให้โหลดเป็น LED) โดยการปิดปุ่ม S ในเสี้ยววินาทีแรก LED จะเรืองแสงอย่างสว่างไสว จากนั้นจึงค่อยๆ จางหายไป... และจนกระทั่งดับสนิท . ระยะเวลาการสลายตัวของ LED จะขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุ เช่นเดียวกับโหลดที่เราเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุที่มีประจุ
อย่างที่ผมบอกไป นี่เทียบเท่ากับหอเติมน้ำธรรมดาและผู้บริโภคที่ใช้น้ำ
แต่ทำไมหอคอยของเราถึงไม่เคยขาดน้ำล่ะ? ใช่เพราะมันใช้งานได้ ปั๊มน้ำประปา- ปั๊มนี้รับน้ำจากที่ไหน? จากบ่อน้ำที่ถูกเจาะเพื่อแยกน้ำบาดาล บางครั้งก็เรียกว่าอาร์ทีเซียน
ทันทีที่น้ำเต็มหอคอย ปั๊มจะปิด ในอ่างเก็บน้ำของเรา ปั๊มจะรักษาระดับน้ำสูงสุดไว้เสมอ
เรามาจำกันว่าแรงดันไฟฟ้าคืออะไร? โดยการเปรียบเทียบกับระบบไฮดรอลิกส์ นี่คือระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำ หอคอยเต็มหมายถึงระดับน้ำสูงสุด ซึ่งหมายถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ไม่มีน้ำในหอคอย - แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์
EMF ของกระแสไฟฟ้า
อย่างที่คุณจำได้จากบทความที่แล้ว โมเลกุลของน้ำคือ "อิเล็กตรอน" เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น อิเล็กตรอนจะต้องเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว แต่การที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวนั้นจะต้องมีความตึงเครียดและภาระบางอย่าง นั่นคือน้ำในหอคอยนั้นมีความตึงเครียด และผู้คนที่ทิ้งน้ำตามความต้องการนั้นเป็นภาระ เนื่องจากพวกเขาสร้างน้ำไหลจากท่อที่อยู่ตรงเชิงฐานของหอเก็บน้ำ และกระแสก็ไม่มีอะไรมากไปกว่าความแรงในปัจจุบัน
ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขด้วยว่าน้ำจะต้องอยู่ในระดับสูงสุดเสมอไม่ว่าจะมีคนใช้ตามความต้องการพร้อมกันกี่คน ไม่เช่นนั้นหอคอยจะว่างเปล่า สำหรับอ่างเก็บน้ำ เครื่องช่วยชีวิตนี้คือปั๊มน้ำ แล้วกระแสไฟฟ้าล่ะ?
เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลได้จะต้องมีแรงบางอย่างที่ผลักอิเล็กตรอนไปในทิศทางเดียวเป็นระยะเวลานาน นั่นคือแรงนี้จะต้องเคลื่อนอิเล็กตรอน! แรงเคลื่อนไฟฟ้า!ใช่แล้ว ถูกต้อง! พลังไฟฟ้า! เราเรียกมันว่า EMF ได้โดยย่อ - อีเครื่องใช้ไฟฟ้า ดีเห็น กับตะกอน มีหน่วยวัดเป็นโวลต์ เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้า และโดยทั่วไปจะระบุด้วยตัวอักษร อี.
แบตเตอรี่ของเราก็มี "ปั๊ม" แบบนี้ด้วยเหรอ? มีอยู่ และคงจะถูกต้องกว่าหากเรียกว่า "ปั๊มจ่ายอิเล็กตรอน") แต่แน่นอนว่าไม่มีใครพูดแบบนั้น พวกเขาพูดง่ายๆ - EMF ฉันสงสัยว่าปั๊มนี้ซ่อนอยู่ที่ไหนในแบตเตอรี่? นี่เป็นเพียงปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเนื่องจากรักษา "ระดับน้ำ" ในแบตเตอรี่ไว้ แต่อย่างไรก็ตามปั๊มนี้ก็เสื่อมสภาพและแรงดันไฟฟ้าในแบตเตอรี่ก็เริ่มลดลงเนื่องจาก "ปั๊ม" ไม่มีเวลา ปั๊มน้ำ ในที่สุดก็พังทลายลงอย่างสมบูรณ์และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงจนเกือบเป็นศูนย์
แหล่งที่มา EMF จริง
แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าคือแหล่งกำเนิด EMF ที่มีความต้านทานภายใน R int สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแบตเตอรี่เคมีทุกชนิด เช่น แบตเตอรี่และหม้อสะสมพลังงาน
โครงสร้างภายในจากมุมมองของ EMF มีลักษณะดังนี้:
ที่ไหน อีคือ EMF และ อาร์ อินเตอร์เนชั่นแนลคือความต้านทานภายในของแบตเตอรี่
แล้วจะได้ข้อสรุปอะไรจากเรื่องนี้?
ถ้าไม่ได้ต่อโหลดเข้ากับแบตเตอรี่ เช่น หลอดไส้ ฯลฯ ผลที่ตามมาก็คือกระแสในวงจรดังกล่าวจะเป็นศูนย์ แผนภาพแบบง่ายจะเป็นดังนี้:
แต่ถ้าเราเชื่อมต่อหลอดไส้เข้ากับแบตเตอรี่ของเรา วงจรของเราจะถูกปิดและกระแสจะไหลในวงจร:
หากคุณวาดกราฟของการพึ่งพาความแรงในวงจรกระแสกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่มันจะมีลักษณะดังนี้:
ข้อสรุปคืออะไร? ในการวัด EMF ของแบตเตอรี่ เราเพียงแค่ต้องใช้มัลติมิเตอร์ที่ดีซึ่งมีความต้านทานอินพุตสูง และวัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่
แหล่ง EMF ในอุดมคติ
สมมติว่าแบตเตอรี่ของเรามีความต้านทานภายในเป็นศูนย์ แล้วปรากฎว่า R ใน = 0
เดาได้ไม่ยากว่าในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานศูนย์ก็จะเป็นศูนย์เช่นกัน ดังนั้นกราฟของเราจะมีลักษณะดังนี้:
ด้วยเหตุนี้ เราจึงได้แหล่งที่มาของ EMF ดังนั้นแหล่งกำเนิด EMF จึงเป็นแหล่งพลังงานในอุดมคติซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วไม่ขึ้นอยู่กับกระแสในวงจร นั่นคือไม่ว่าเราจะแนบโหลดอะไรกับแหล่งกำเนิด EMF ดังกล่าว ก็จะยังคงสร้างแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการโดยไม่ต้องดึงลง แหล่งที่มา EMF เองถูกกำหนดเช่นนี้:
ในทางปฏิบัติ ไม่มีแหล่งกำเนิด EMF ในอุดมคติ
ประเภทของ EMF
– เคมีไฟฟ้า(EMF ของแบตเตอรี่และตัวสะสม)
– เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค(รับกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์)
– การเหนี่ยวนำ(เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า)
– ผล Seebeck หรือเทอร์โม EMF(การเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรปิดที่ประกอบด้วยตัวนำที่ไม่เหมือนกันต่ออนุกรมกัน ซึ่งมีหน้าสัมผัสกันที่อุณหภูมิต่างกัน)
– เพียโซEMF(รับ EMF จาก)