Co je EMF - vysvětlení jednoduchými slovy
Než přejdeme k hlavní části článku, všimneme si, že EMF a napětí jsou velmi blízké, ale stále poněkud odlišné. Stručně řečeno, EMF je u zdroje energie bez zátěže a když je k němu zátěž připojena, jedná se o napětí. Protože počet voltů na FE při zatížení je téměř vždy o něco menší než bez něj. Důvodem je přítomnost vnitřního odporu takových zdrojů energie, jako jsou transformátory a galvanické články.
Elektromagnetická indukce (vlastní indukce)
Začněme elektromagnetickou indukcí. Tento jev popisuje zákon. elektromagnetická indukce faraday. Fyzický význam tohoto jevu je schopnost elektromagnetického pole indukovat EMF v nedalekém vodiči. V tomto případě by se pole mělo změnit například ve velikosti a směru vektorů, nebo se pohybovat vzhledem k vodiči, nebo by se vodič měl pohybovat vzhledem k tomuto poli. V tomto případě na koncích vodiče dochází k potenciálnímu rozdílu.
Význam je podobný fenoménu - vzájemná indukce. Spočívá ve skutečnosti, že změna směru a proudové síly jedné cívky indukuje EMF na terminálech blízké cívky, je široce používána v různých oblastech technologie, včetně elektriky a elektroniky. Podpůruje činnost transformátorů, kde magnetický tok jednoho vinutí indukuje proud a napětí ve druhém.
V elektrice se fyzický efekt zvaný EMF používá při výrobě speciálních střídačů střídavého proudu, které poskytují požadované hodnoty efektivních hodnot (proud a napětí). Díky jevům indukce a self-indukce Inženýři byli schopni vyvinout mnoho elektrických zařízení: od konvenčních induktor (škrticí klapka) a až k transformátoru.
Koncept vzájemné indukce se týká pouze střídavého proudu, během kterého se mění magnetický tok v obvodu nebo vodiči.
Pro elektrický proud na stejnosměrný proud jsou charakteristické další projevy této síly, jako je například potenciální rozdíl na pólech galvanického článku, o kterém budeme diskutovat později.
Elektrické motory a generátory
Při návrhu je pozorován stejný elektromagnetický efekt asynchronní nebo synchronní elektrický motorjehož hlavním prvkem jsou indukční cívky. O jeho práci v přístupném jazyce je popsáno v mnoha učebnicích souvisejících s tématem zvaným „Elektrotechnika“. Abychom pochopili podstatu procesů, stačí si uvědomit, že indukční emf je indukován, když se dirigent pohybuje uvnitř jiného pole.
Podle výše uvedeného zákona o elektromagnetické indukci je palubní EMF často indukováno ve vinutí motoru kotvy během provozu, což se často nazývá „counter-EMF“, protože když je motor v chodu, směřuje k přiváděnému napětí. To také vysvětluje prudký nárůst proudu spotřebovaného motorem se zvyšujícím se zatížením nebo rušením hřídele, stejně jako zapínací proudy. U elektrického motoru jsou zřejmé všechny podmínky pro výskyt potenciálního rozdílu - vynucená změna magnetického pole jeho cívek vede ke vzniku točivého momentu na ose rotoru.
Bohužel se nebudeme ponořit do tohoto tématu v tomto článku - zapište do komentářů, pokud vás to zajímá, a budeme o tom mluvit.
V jiném elektrickém zařízení - generátoru je všechno úplně stejné, ale procesy, které se v něm vyskytují, mají opačný směr. Elektrickým proudem prochází vinutí rotoru, kolem nich vzniká magnetické pole (lze použít permanentní magnety). Když se rotor otáčí, pole zase indukuje EMF ve vinutí statoru - od kterého je odebírán zátěžový proud.
Nějaká další teorie
Při navrhování takových obvodů se bere v úvahu distribuce proudů a úbytek napětí na jednotlivých prvcích. Pro výpočet distribuce prvního parametru se používá dobře známý parametr z fyziky druhý zákon Kirchhoffa - součet poklesů napětí (s ohledem na znaménko) na všech větvích uzavřené smyčky je roven algebraickému součtu EMF větví této smyčky) a pro stanovení jejich hodnot použití Ohmův zákon pro řetězovou sekci nebo Ohmův zákon pro kompletní řetězec, jehož vzorec je uveden níže:
I = E / (R + r),
kde E - EMF, R je odolnost proti zatížení r je odpor zdroje energie.
Vnitřní odpor zdroje energie je odpor vinutí generátorů a transformátorů, který závisí na průřezu drátu, s nímž jsou navíjeny, a jeho délce, jakož i na vnitřním odporu galvanických článků, který závisí na stavu anody, katody a elektrolytu.
Při výpočtu se musí brát v úvahu vnitřní odpor zdroje energie, považovaný za paralelní připojení k obvodu. S přesnějším přístupem, s přihlédnutím k velkým hodnotám provozních proudů, se bere v úvahu odpor každého spojovacího vodiče.
EMF doma a jednotky
Další příklady se nacházejí v praktickém životě jakéhokoli běžného člověka. Do této kategorie spadají takové známé věci, jako jsou baterie malých rozměrů, jakož i jiné miniaturní baterie. V tomto případě je funkční EMF vytvořen v důsledku chemických procesů probíhajících uvnitř zdrojů stejnosměrného napětí.
Pokud k tomu dojde na svorkách (pólech) baterie v důsledku vnitřních změn - prvek je zcela připraven k provozu. Časem se velikost EMF mírně snižuje a vnitřní odpor se výrazně zvyšuje.
Výsledkem je, že pokud změříte napětí na bezprstové baterii, která není připojena k ničemu, vidíte to normálně 1,5 V (nebo podobně), ale když je zátěž připojena k baterii, řekněme, že jste ji nainstalovali v nějakém zařízení - nefunguje to.
Proč? Protože pokud předpokládáte, že vnitřní odpor voltmetru je mnohonásobně větší než vnitřní odpor baterie, změřili jste jeho EMF. Když baterie začala dávat proud v zátěži na svých svorkách, nestala se 1,5 V, ale řekněme 1,2 V - ani napětí ani proud nestačily pro normální provoz zařízení. Právě tyto 0,3 V a dopadly na vnitřní odpor galvanického článku. Pokud je baterie zcela stará a její elektrody jsou zničeny, pak na terminálech baterie nemusí být žádná elektromotorická síla nebo napětí - tj. nula.
Tento příklad jasně ukazuje rozdíl mezi EMF a napětím. Autor vypráví totéž na konci videa, které vidíte níže.
V následujícím videu se dozvíte více o tom, jak vzniká emf galvanické buňky a jak se měří.
V anténě přijímače je také indukována velmi malá elektromotorická síla, která je pak zesílena speciálními fázemi a dostaneme náš televizní, rozhlasový a dokonce i Wi-Fi signál.
Závěr
Shrňme a ještě jednou si krátce vybavíme, co je EMF a v jakých jednotkách SI je tato hodnota vyjádřena.
- EMF charakterizuje práci vnějších sil (chemických nebo fyzikálních) neelektrického původu v elektrickém obvodu. Tato síla vykonává práci přenosu elektrického náboje na to.
- EMF, jako napětí, se měří ve voltech.
- Rozdíly mezi EMF a napětím jsou v tom, že první je měřen bez zátěže a druhý se zátěží a je brán v úvahu vnitřní odpor zdroje energie a má účinek.
A konečně, pro konsolidaci zahrnutého materiálu vám doporučuji sledovat další dobré video na toto téma:
Související materiály:
Načítám ...
