Mi az EMF - magyarázat egyszerű szavakkal
Mielőtt továbbmegyünk a cikk fő részéhez, megjegyezzük, hogy az EML és a feszültség jelentése nagyon közel van, de még mindig kissé eltér. Röviden: az EMF terhelés nélküli áramforrásnál van, és amikor a terhelés hozzá van kötve, ez feszültség. Mivel a terhelés alatt álló FE-nél a feszültségek száma szinte mindig valamivel kisebb, mint nélküle. Ennek oka az olyan energiaforrások, mint a transzformátorok és a galvanikus cellák belső ellenállása.
Elektromágneses indukció (önindukció)
Kezdjük az elektromágneses indukcióval. Ez a jelenség leírja a törvényt elektromágneses indukció faraday. Ennek a jelenségnek a fizikai jelentése az, hogy egy elektromágneses mező képes egy EMF indukálására egy közeli vezetőben. Ebben az esetben vagy a mezőnek meg kell változnia, például a vektorok nagyságában és irányában, vagy mozognia kell a vezetőhöz képest, vagy a vezetőnek mozognia kell ehhez a mezőhöz képest. A vezető végén ebben az esetben potenciálkülönbség lép fel.
Van egy másik, hasonló jelentéssel bíró jelenség - a kölcsönös indukció. Ez abban a tényben rejlik, hogy egy tekercs irányának és áramerősségének megváltozása EMF-t indukál a közeli tekercs végénél; széles körben használják a technológia különféle területein, beleértve az elektromos és az elektronikai készülékeket is. Alapját képezi a transzformátorok működése, ahol az egyik tekercs mágneses fluxusa áramot és feszültséget indukál a másodikban.
Az elektromosságban az EMF-nek nevezett fizikai hatást speciális váltóátalakítók gyártásához használják, amelyek a tényleges értékek (áram és feszültség) kívánt értékeit biztosítják. Az indukció jelenségeinek és öngerjesztés a mérnökök sok elektromos eszközt tudtak kifejleszteni: a hagyományosból induktor (fojtószelep) és a transzformátorig.
A kölcsönös indukció fogalma csak a váltakozó áramra vonatkozik, amelynek áthaladásakor a mágneses fluxus megváltozik az áramkörben vagy a vezetőben.
Az egyenáramú villamos áramra ennek az erőnek a többi megnyilvánulása jellemző, például például a galvanikus cella pólusaiban levő potenciálkülönbségről, amelyet később megvitatunk.
Villamos motorok és generátorok
Ugyanez az elektromágneses hatás figyelhető meg a tervben aszinkron vagy szinkron elektromos motoramelynek fő eleme az induktív tekercsek. A hozzáférhető nyelven végzett munkájáról számos, az "Elektrotechnika" témához kapcsolódó tankönyv ír le. A folyamatok lényegének megértéséhez elegendő emlékeztetni arra, hogy az indukciós emf indukálódik, amikor a vezető egy másik mezőben mozog.
A fent említett elektromágneses indukció törvénye szerint a motor armatúra tekercsében működés közben gyakran ellenszám-EMF indukálódik, amelyet gyakran „ellen-EMF-nek” hívnak, mert amikor a motor jár, az alkalmazott feszültség felé irányul. Ez megmagyarázza a motor erőteljes áramfelvételének növekedését is a tengely növekvő terhelése vagy elakadása, valamint a behatolási áramok miatt. Elektromos motorok esetén a potenciálkülönbség megjelenésének minden feltétele egyértelmű - a tekercsek mágneses mezőjének kényszerváltása nyomaték megjelenését eredményezi a rotor tengelyén.
Sajnos a cikkben nem foglalkozunk ezzel a témával - írj a megjegyzésekbe, ha érdekli, és beszélünk róla.
Egy másik elektromos eszközben - egy generátorban - minden pontosan ugyanaz, de az abban zajló folyamatok ellenkező irányba mutatnak. A rotor tekercsein keresztül áram áramlik, mágneses mező alakul ki körülöttük (állandó mágnesek használhatók). Amikor a forgórész forog, a mező viszont EMF-t indukál az állórész tekercseiben - ahonnan a terhelőáramot eltávolítják.
Még néhány elmélet
Az ilyen áramkörök tervezésekor figyelembe veszik az áramok eloszlását és a feszültségcsökkenést az egyes elemek között. Az első paraméter eloszlásának kiszámításához a fizikából jól ismert paramétert kell használni Kirchhoff második törvény - a feszültségcsökkenések összege (figyelembe véve a jelet) a zárt hurok összes ágán egyenlő a hurok ágainak EMF algebrai összegével), és ezek értékének meghatározásához használja Ohm törvénye egy láncszakaszra vagy az Ohm törvénye a teljes láncra, amelynek képlete az alábbiakban található:
I = E / (R + r),
Ahol E - EMF, R a terhelési ellenállás r az áramforrás ellenállása.
Az áramforrás belső ellenállása a generátorok és a transzformátorok tekercsek ellenállása, amely függ a huzal keresztmetszetétől és hosszától, valamint a galvanikus cellák belső ellenállásától, amely az anód, katód és elektrolit állapotától függ.
A számítások elvégzésekor figyelembe kell venni az áramforrás belső ellenállását, amelyet az áramkörrel párhuzamos csatlakozásnak tekintünk. Pontosabb megközelítés mellett, figyelembe véve az üzemi áram nagy értékeit, minden egyes összekötő vezető ellenállását figyelembe veszik.
EMF otthon és az egységekben
Más példák találhatók minden hétköznapi ember gyakorlati életében. Az ilyen ismerős dolgok, mint a kis méretű akkumulátorok, valamint az egyéb miniatűr elemek tartoznak ebbe a kategóriába. Ebben az esetben a működő emf az állandó feszültségforrásokon belül zajló kémiai folyamatok eredményeként alakul ki.
Amikor a belső változások miatt az akkumulátor kivezetésein (pólusainál) fordul elő, az elem teljesen üzemkész. Az idő múlásával az EMF nagysága kissé csökken, és a belső ellenállás jelentősen növekszik.
Ennek eredményeként, ha megmérjük a feszültséget egy ujjatlan akkumulátoron, amelyhez nincs csatlakoztatva, akkor 1,5 V normális értéket látunk ehhez (vagy úgy), de amikor a terhelés az akkumulátorhoz csatlakozik, mondjuk, hogy telepítette valamilyen eszközbe - ez nem működik.
Miért? Mert ha feltételezzük, hogy a voltmérő belső ellenállása sokszor magasabb, mint az akkumulátor belső ellenállása, akkor megmérte az EMF értékét. Amikor az akkumulátor áramot kezdett adni a kapcsokon lévő terhelésnek, nem 1,5 V-os lett, hanem, mondjuk, 1,2 V - sem a feszültség, sem az áram nem volt elegendő a készülék normál működéséhez. Csak ezek a 0,3 V, és estek a galván cella belső ellenállására. Ha az akkumulátor teljesen öreg és elektródjai megsemmisülnek, akkor az akkumulátor érintkezőin nem lehet elektromotoros erő vagy feszültség - azaz nulla.
Ez a példa világosan bemutatja az EMF és a feszültség közötti különbséget. A szerző ugyanezt mondja a videó végén, amelyet alább lát.
A következő videóban többet megtudhat arról, hogy miként alakul ki a galván cella emf és hogyan mérik azt:
Nagyon kicsi elektromotoros erő indukálódik a vevő antennáján, amelyet ezt követően speciális fokozatokkal erősítünk meg, és megkapjuk a televízió, a rádió és akár a Wi-Fi jelet.
következtetés
Összefoglaljuk, és röviden emlékezzünk újra arra, hogy mi az EMF, és milyen SI egységekben fejezzük ki ezt az értéket.
- Az EMF jellemzi a nem elektromos eredetű külső (kémiai vagy fizikai) erők működését egy elektromos áramkörben. Ez az erő elvégzi az elektromos töltések odajuttatásának munkáját.
- Az EMF-t, mint a feszültséget, feszültségben mérik.
- Az EMF és a feszültség közötti különbség az, hogy az elsőt terhelés nélkül mérik, a másodikt terhelés mellett mérik, és figyelembe veszik az áramforrás belső ellenállását, és ennek van hatása.
És végül: a lefedett anyag konszolidálása érdekében azt tanácsolom, hogy nézze meg egy másik jó videót a témáról:
Kapcsolódó anyagok:
Betöltés...
