ما هو EMF - شرح بكلمات بسيطة

الحث الكهرومغناطيسي (الحث الذاتي)

لنبدأ بالحث الكهرومغناطيسي. تصف هذه الظاهرة القانون. الحث الكهرومغناطيسي فاراداي. المعنى المادي لهذه الظاهرة هو قدرة المجال الكهرومغناطيسي على إحداث EMF في موصل قريب. في هذه الحالة ، يجب أن يتغير المجال ، على سبيل المثال ، في حجم واتجاه المتجهات ، أو يتحرك بالنسبة للموصل ، أو يجب أن يتحرك الموصل بالنسبة لهذا المجال. في نهايات الموصل في هذه الحالة ، يحدث فرق محتمل.

هناك ظاهرة أخرى متشابهة في المعنى - الحث المتبادل. وهو يتألف من حقيقة أن التغيير في الاتجاه والقوة الحالية لملف واحد يدفع EMF في أطراف ملف قريب ؛ يتم استخدامه على نطاق واسع في مختلف مجالات التكنولوجيا ، بما في ذلك الكهرباء والإلكترونيات. وهو يكمن وراء تشغيل المحولات ، حيث يدفع التدفق المغناطيسي لملف واحد التيار والجهد في الثانية.

في الكهرباء ، يتم استخدام تأثير مادي يسمى EMF في تصنيع محولات التيار المتردد الخاصة التي توفر القيم المطلوبة للقيم الفعالة (التيار والجهد). بفضل ظاهرة الاستقراء و الحث الذاتي تمكن المهندسون من تطوير العديد من الأجهزة الكهربائية: من التقليدية اداة الحث (خنق) وحتى المحول.

يشير مفهوم الحث المتبادل فقط إلى التيار المتناوب ، وخلال مروره يتغير التدفق المغناطيسي في الدائرة أو الموصل.

بالنسبة للتيار الكهربائي الحالي المباشر ، فإن المظاهر الأخرى لهذه القوة مميزة ، على سبيل المثال ، الفرق المحتمل في أقطاب الخلية الجلفانية ، والتي سنناقشها لاحقًا.

المحركات والمولدات الكهربائية

لوحظ نفس التأثير الكهرومغناطيسي في التصميم غير متزامن أو محرك كهربائي متزامنالعنصر الرئيسي هو الملفات الحثية. يوصف عن عمله بلغة يسهل الوصول إليها في العديد من الكتب الدراسية المتعلقة بموضوع يسمى "الهندسة الكهربائية". لفهم جوهر العمليات ، يكفي أن نتذكر أن الحث emf يحدث عندما يتحرك الموصل داخل مجال آخر.

وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي المذكور أعلاه ، غالبًا ما يتم تحفيز EMF على متن المحرك في لف المحرك الحركي أثناء التشغيل ، والذي غالبًا ما يطلق عليه "عداد EMF" ، لأنه عندما يعمل المحرك ، يتم توجيهه نحو الجهد المطبق. هذا يفسر أيضًا الزيادة الحادة في التيار الذي يستهلكه المحرك مع زيادة الحمل أو التشويش على العمود ، وكذلك تيارات التدفق. بالنسبة لمحرك كهربائي ، فإن جميع الظروف لظهور فرق محتمل واضحة - يؤدي التغيير القسري في المجال المغناطيسي لملفاته إلى ظهور عزم الدوران على محور الدوار.

لسوء الحظ ، لن نتعمق في هذا الموضوع ضمن هذه المقالة - اكتب في التعليقات إذا كنت مهتمًا به ، وسنتحدث عنه.

في جهاز كهربائي آخر - مولد ، كل شيء هو نفسه تمامًا ، لكن العمليات التي تحدث فيه لها اتجاه معاكس. يتم تمرير تيار كهربائي من خلال اللفات من الدوار ، وينشأ مجال مغناطيسي حولها (يمكن استخدام مغناطيس دائم). عندما يدور الدوار ، يؤدي الحقل بدوره إلى EMF في اللفات الساكنة - التي تتم إزالة تيار الحمل منها.

المزيد من النظرية

عند تصميم هذه الدوائر ، يتم أخذ توزيع التيارات وانخفاض الجهد عبر العناصر الفردية في الاعتبار. لحساب توزيع المعلمة الأولى ، وهي فيزياء معروفة القانون الثاني ل Kirchhoff - مجموع قطرات الجهد (مع مراعاة العلامة) على جميع فروع الحلقة المغلقة يساوي المجموع الجبري لـ EMF لفروع هذه الحلقة) وتحديد قيم استخدامها قانون أوم لقسم سلسلة أو قانون أوم لسلسلة كاملة ، يتم إعطاء صيغته أدناه:

I = E / (R + r) ،

أين E - EMF ، R هي مقاومة الحمل ص هي مقاومة مصدر الطاقة.

المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة هي مقاومة لف المولدات والمحولات ، والتي تعتمد على المقطع العرضي للسلك الذي يتم فيه الجرح وطوله ، وكذلك المقاومة الداخلية للخلايا الجلفانية ، والتي تعتمد على حالة الأنود والكاثود والكهارل.

عند إجراء الحسابات ، يجب مراعاة المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة ، والتي تعتبر اتصالًا متوازيًا للدائرة. مع نهج أكثر دقة ، مع مراعاة القيم الكبيرة لتيارات التشغيل ، يتم أخذ مقاومة كل موصل موصل في الاعتبار.

EMF في المنزل والوحدات

توجد أمثلة أخرى في الحياة العملية لأي شخص عادي. تقع هذه الأشياء المألوفة مثل البطاريات الصغيرة ، وكذلك البطاريات المصغرة الأخرى ، ضمن هذه الفئة. في هذه الحالة ، يتم تشكيل EMF العامل بسبب العمليات الكيميائية التي تحدث داخل مصادر جهد التيار المستمر.

عندما يحدث في أطراف (أقطاب) البطارية بسبب التغييرات الداخلية - يكون العنصر جاهزًا تمامًا للتشغيل. بمرور الوقت ، يقل حجم EMF قليلاً ، وتزداد المقاومة الداخلية بشكل ملحوظ.

ونتيجة لذلك ، إذا قمت بقياس الجهد على بطارية بدون أصابع غير متصلة بأي شيء ، فسترى 1.5 فولت عاديًا (أو نحو ذلك) ، ولكن عندما يكون الحمل متصلاً بالبطارية ، فلنفترض أنك قمت بتثبيته في بعض الأجهزة - لا يعمل.

لماذا؟ لأنه إذا افترضت أن المقاومة الداخلية للفولتميتر أعلى عدة مرات من المقاومة الداخلية للبطارية ، فقمت بقياس EMF. عندما بدأت البطارية في إعطاء التيار في الحمل في أطرافه ، لم تصبح 1.5 فولت ، ولكن ، على سبيل المثال ، 1.2 فولت - لا يحتوي الجهاز على جهد ولا تيار للتشغيل العادي. فقط هذه 0.3V وسقطت على المقاومة الداخلية للخلية الجلفانية. إذا كانت البطارية قديمة تمامًا وتم تدمير أقطابها الكهربائية ، فقد لا يكون هناك أي قوة كهربائية أو جهد كهربائي في أطراف البطارية - أي صفر.

يوضح هذا المثال بوضوح الفرق بين EMF والجهد. يخبر المؤلف الشيء نفسه في نهاية الفيديو ، والذي تراه أدناه.

يمكنك معرفة المزيد حول كيفية ظهور emf لخلية كلفانية وكيف يتم قياسها في الفيديو التالي:

يتم أيضًا توليد قوة كهربائية صغيرة جدًا داخل هوائي جهاز الاستقبال ، والتي يتم تضخيمها بعد ذلك بمراحل خاصة ، ونحصل على إشارة التلفزيون والراديو وحتى إشارة Wi-Fi.

الخلاصة

دعونا نلخص ونذكر مرة أخرى بإيجاز ما هو EMF وفي أي وحدات SI يتم التعبير عن هذه القيمة.

1. يميز EMF عمل القوى الخارجية (الكيميائية أو الفيزيائية) من أصل غير كهربائي في دائرة كهربائية. تقوم هذه القوة بأعمال نقل الشحنات الكهربائية إليها.
2. يتم قياس EMF ، مثل الجهد الكهربائي ، بالفولت.
3. الفرق بين EMF والجهد هو أن الأول يقاس بدون حمل ، والثاني مع الحمل ، وتأخذ المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة في الاعتبار ولها تأثير.

وأخيرًا ، لدمج المواد المغطاة ، أنصحك بمشاهدة فيديو جيد آخر حول هذا الموضوع:

مواد ذات صلة:

• ما الفرق بين التيار المتناوب والتيار المباشر
• ما هي الشحنة الكهربائية
• كيفية خفض الجهد المستمر والمتناوب