¿Qué es EMF? Explicación en palabras simples
Antes de pasar a la parte principal del artículo, observamos que el EMF y el voltaje tienen un significado muy cercano, pero aún son algo diferentes. En resumen, el EMF está en la fuente de energía sin carga, y cuando la carga está conectada a ella, esto es voltaje. Porque el número de voltios en el FE bajo carga es casi siempre algo menor que sin él. Esto se debe a la presencia de resistencia interna de fuentes de energía tales como transformadores y celdas galvánicas.
Inducción electromagnética (autoinducción)
Comencemos con la inducción electromagnética. Este fenómeno describe la ley. inducción electromagnética faraday. El significado físico de este fenómeno es la capacidad de un campo electromagnético para inducir un EMF en un conductor cercano. En este caso, el campo debería cambiar, por ejemplo, en la magnitud y dirección de los vectores, o moverse en relación con el conductor, o el conductor debería moverse en relación con este campo. En los extremos del conductor en este caso, se produce una diferencia de potencial.
Hay otro fenómeno que tiene un significado similar: la inducción mutua. Consiste en el hecho de que un cambio en la dirección y la intensidad de corriente de una bobina induce un EMF en los terminales de una bobina cercana; es ampliamente utilizado en varios campos de la tecnología, incluidos los eléctricos y electrónicos. Subraya el funcionamiento de los transformadores, donde el flujo magnético de un devanado induce corriente y voltaje en el segundo.
En electricidad, un efecto físico llamado EMF se utiliza en la fabricación de convertidores de CA especiales que proporcionan los valores deseados de valores efectivos (corriente y voltaje). Gracias a los fenómenos de inducción y autoinducción los ingenieros pudieron desarrollar muchos dispositivos eléctricos: desde los convencionales inductor (acelerador) y hasta el transformador.
El concepto de inducción mutua se refiere solo a la corriente alterna, durante cuyo paso el flujo magnético cambia en el circuito o conductor.
Para una corriente eléctrica de corriente continua, otras características de esta fuerza son características, como, por ejemplo, la diferencia de potencial en los polos de una celda galvánica, que discutiremos más adelante.
Motores electricos y generadores
El mismo efecto electromagnético se observa en el diseño. asincrónico o motor eléctrico síncronocuyo elemento principal son las bobinas inductivas. Acerca de su trabajo en un lenguaje accesible se describe en muchos libros de texto relacionados con el tema llamado "Ingeniería eléctrica". Para comprender la esencia de los procesos, es suficiente recordar que la fem de inducción se induce cuando el conductor se mueve dentro de otro campo.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética mencionada anteriormente, a menudo se induce un EMF a bordo en el devanado de la armadura del motor durante la operación, que a menudo se denomina "contra-EMF", porque cuando el motor está en funcionamiento, se dirige hacia el voltaje aplicado. Esto también explica el fuerte aumento de la corriente consumida por el motor con el aumento de la carga o el atasco del eje, así como las corrientes de irrupción. Para un motor eléctrico, todas las condiciones para la aparición de una diferencia de potencial son obvias: un cambio forzado en el campo magnético de sus bobinas conduce a la aparición de par en el eje del rotor.
Desafortunadamente, no profundizaremos en este tema dentro de este artículo: escriba los comentarios si le interesa y hablaremos de ello.
En otro dispositivo eléctrico, un generador, todo es exactamente igual, pero los procesos que ocurren en él tienen la dirección opuesta. Una corriente eléctrica pasa a través de los devanados del rotor, surge un campo magnético a su alrededor (se pueden usar imanes permanentes). Cuando el rotor gira, el campo, a su vez, induce un EMF en los devanados del estator, de donde se elimina la corriente de carga.
Algo mas de teoria
Cuando se diseñan dichos circuitos, se tienen en cuenta la distribución de corrientes y la caída de voltaje a través de elementos individuales. Para calcular la distribución del primer parámetro, una física bien conocida segunda ley de Kirchhoff - la suma de las caídas de tensión (teniendo en cuenta el signo) en todas las ramas del bucle cerrado es igual a la suma algebraica de la FEM de las ramas de este bucle), y para determinar sus valores utilice Ley de ohm para una sección de cadena o la ley de Ohm para una cadena completa, cuya fórmula se proporciona a continuación:
I = E / (R + r),
donde E - EMF, R es la resistencia de carga r es la resistencia de la fuente de energía.
La resistencia interna de una fuente de energía es la resistencia de los devanados de generadores y transformadores, que depende de la sección transversal del cable con el que están enrollados y su longitud, así como la resistencia interna de las células galvánicas, que depende del estado del ánodo, el cátodo y el electrolito.
Al realizar los cálculos, debe tenerse en cuenta la resistencia interna de la fuente de alimentación, considerada como una conexión paralela al circuito. Con un enfoque más preciso, teniendo en cuenta los grandes valores de las corrientes de funcionamiento, se tiene en cuenta la resistencia de cada conductor de conexión.
EMF en casa y unidades
Otros ejemplos se encuentran en la vida práctica de cualquier persona común. Cosas tan familiares como las baterías de pequeño tamaño, así como otras baterías en miniatura, entran en esta categoría. En este caso, la fem de trabajo se forma debido a procesos químicos que ocurren dentro de las fuentes de voltaje constante.
Cuando ocurre en los terminales (polos) de la batería debido a cambios internos, el elemento está completamente listo para funcionar. Con el tiempo, la magnitud de la EMF disminuye ligeramente y la resistencia interna aumenta notablemente.
Como resultado, si mide el voltaje en una batería sin dedos que no está conectada a nada, verá 1.5V (más o menos) normal, pero cuando la carga está conectada a la batería, digamos que la instaló en algún dispositivo, no funciona.
Por qué Porque si supone que la resistencia interna del voltímetro es muchas veces mayor que la resistencia interna de la batería, entonces midió su EMF. Cuando la batería comenzó a dar corriente en la carga en sus terminales, no se convirtió en 1.5V, pero, digamos, 1.2V, ni el voltaje ni la corriente fueron suficientes para el funcionamiento normal del dispositivo. Solo estos 0.3V y cayeron sobre la resistencia interna de la celda galvánica. Si la batería es completamente vieja y sus electrodos están destruidos, entonces puede que no haya ninguna fuerza electromotriz o voltaje en los terminales de la batería, es decir. cero
Este ejemplo demuestra claramente la diferencia entre EMF y voltaje. El autor dice lo mismo al final del video, que ves a continuación.
Puede obtener más información sobre cómo surge la fem de una célula galvánica y cómo se mide en el siguiente video:
También se induce una fuerza electromotriz muy pequeña dentro de la antena del receptor, que luego se amplifica por etapas especiales, y obtenemos nuestra señal de televisión, radio e incluso Wi-Fi.
Conclusión
Resumamos y una vez más recordemos brevemente qué es EMF y en qué unidades SI se expresa este valor.
- EMF caracteriza el trabajo de fuerzas externas (químicas o físicas) de origen no eléctrico en un circuito eléctrico. Esta fuerza realiza el trabajo de transferirle cargas eléctricas.
- EMF, como el voltaje, se mide en voltios.
- La diferencia entre el EMF y el voltaje es que el primero se mide sin carga, y el segundo con la carga, teniendo en cuenta y ejerciendo influencia sobre la resistencia interna de la fuente de energía.
Y finalmente, para consolidar el material cubierto, le aconsejo que vea otro buen video sobre este tema:
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