Čo je EMF - vysvetlenie jednoduchými slovami

Elektromagnetická indukcia (samoindukcia)

Začnime elektromagnetickou indukciou. Tento jav popisuje zákon. elektromagnetická indukcia faraday, Fyzický význam tohto javu je schopnosť elektromagnetického poľa indukovať EMF v blízkom vodiči. V tomto prípade by sa pole malo zmeniť napríklad vo veľkosti a smere vektorov, alebo by sa malo pohybovať vzhľadom na vodič, alebo by sa vodič mal pohybovať vzhľadom na toto pole. V tomto prípade na koncoch vodiča nastáva potenciálny rozdiel.

Význam je podobný fenoménu - vzájomná indukcia. Spočíva v tom, že zmena smeru a prúdovej sily jednej cievky indukuje EMF na svorkách blízkej cievky, ktorá je široko používaná v rôznych technologických oblastiach vrátane elektriny a elektroniky. Je základom činnosti transformátorov, kde magnetický tok jedného vinutia indukuje prúd a napätie v druhom.

V elektrike sa fyzikálny efekt nazývaný EMF používa na výrobu špeciálnych striedavých striedačov, ktoré poskytujú požadované hodnoty účinných hodnôt (prúd a napätie). Vďaka fenoménom indukcie a samoindukčné Inžinieri boli schopní vyvinúť mnoho elektrických zariadení: z konvenčných induktor (škrtiaca klapka) a až po transformátor.

Pojem vzájomnej indukcie sa týka iba striedavého prúdu, v priebehu ktorého sa magnetický tok mení v obvode alebo vodiči.

Pre elektrický prúd na jednosmerný prúd sú charakteristické ďalšie prejavy tejto sily, ako napríklad potenciálny rozdiel na póloch galvanického článku, o ktorom budeme hovoriť neskôr.

Elektrické motory a generátory

Pri návrhu sa pozoruje rovnaký elektromagnetický efekt asynchrónne alebo synchrónny elektromotorktorých hlavným prvkom sú indukčné cievky. O jeho práci v prístupnom jazyku je opísaný v mnohých učebniciach týkajúcich sa témy Elektrotechnika. Na pochopenie podstaty procesov stačí pripomenúť, že indukčný emf sa indukuje, keď sa vodič pohybuje v inom poli.

Podľa vyššie uvedeného zákona o elektromagnetickej indukcii sa vo vinutí motorovej kotvy počas prevádzky často vyvoláva palubné elektromagnetické rušenie, ktoré sa často nazýva „proti EMF“, pretože keď je motor v chode, smeruje k použitému napätiu. To tiež vysvetľuje prudký nárast prúdu spotrebovaného motorom so zvyšujúcim sa zaťažením alebo rušením hriadeľa, ako aj zapínacie prúdy. V prípade elektromotora sú zrejmé všetky podmienky na objavenie sa potenciálneho rozdielu - vynútená zmena magnetického poľa jeho cievok vedie k vzniku krútiaceho momentu na osi rotora.

Bohužiaľ, nebudeme sa ponoriť do tejto témy v tomto článku - napíšte komentáre, ak vás to zaujíma, a budeme o tom hovoriť.

V inom elektrickom zariadení - generátore je všetko úplne rovnaké, ale procesy, ktoré sa v ňom vyskytujú, majú opačný smer. Cievkami rotora prechádza elektrický prúd, okolo ktorého vzniká magnetické pole (môžu sa použiť permanentné magnety). Keď sa rotor otáča, pole zase indukuje EMF v vinutí statora, z ktorého sa odstráni záťažový prúd.

Viac teórie

Pri navrhovaní takýchto obvodov sa berie do úvahy distribúcia prúdov a pokles napätia medzi jednotlivými prvkami. Na výpočet distribúcie prvého parametra sa používa dobre známa z fyziky druhý zákon o Kirchhoffovi - súčet poklesov napätia (berúc do úvahy znamienko) na všetkých vetvách uzavretej slučky sa rovná algebraickému súčtu EMF vetiev tejto slučky) a na určenie ich hodnôt sa použije Ohmov zákon pre reťazovú časť alebo Ohmov zákon pre celú reťazec, ktorého vzorec je uvedený nižšie:

I = E / (R + r),

Kde E - EMF, R je odolnosť proti zaťaženiu r je odpor zdroja energie.

Vnútorný odpor zdroja energie je odpor vinutia generátorov a transformátorov, ktorý závisí od prierezu drôtu, s ktorým sú navinuté a jeho dĺžky, ako aj od vnútorného odporu galvanických článkov, ktorý závisí od stavu anódy, katódy a elektrolytu.

Pri výpočtoch sa musí brať do úvahy vnútorný odpor zdroja energie, ktorý sa považuje za paralelné pripojenie k obvodu. Pri presnejšom prístupe, berúc do úvahy veľké hodnoty prevádzkových prúdov, sa berie do úvahy odpor každého spojovacieho vodiča.

EMF doma a v jednotkách

Ďalšie príklady sa nachádzajú v praktickom živote ktorejkoľvek bežnej osoby. Do tejto kategórie patria také známe veci, ako sú batérie malých rozmerov, ako aj iné miniatúrne batérie. V tomto prípade je pracovný efekt vytvorený v dôsledku chemických procesov, ktoré sa vyskytujú vo vnútri zdrojov konštantného napätia.

Ak sa vyskytne na svorkách (póloch) batérie v dôsledku vnútorných zmien - prvok je úplne pripravený na prevádzku. Časom sa veľkosť EMF mierne znižuje a vnútorný odpor sa výrazne zvyšuje.

Výsledkom je, že ak meriate napätie na bezprstovej batérii, ktorá nie je pripojená k ničomu, vidíte pre ňu normálne napätie 1,5 V (alebo podobné), ale keď je záťaž pripojená k batérii, povedzme, že ste ju nainštalovali v niektorých zariadeniach - nefunguje to.

Prečo? Pretože ak predpokladáte, že vnútorný odpor voltmetra je mnohonásobne vyšší ako vnútorný odpor batérie, zmerali ste jeho EMF. Keď batéria začala vydávať prúd v záťaži na svojich svorkách, nestala sa 1,5 V, ale, povedzme, 1,2 V - ani napätie, ani prúd nestačili na normálnu prevádzku zariadenia. Iba tieto 0,3 V a klesli na vnútorný odpor galvanického článku. Ak je batéria úplne stará a jej elektródy sú zničené, potom na svorkách batérie nemusí byť žiadna elektromotorická sila alebo napätie - t. nula.

Tento príklad jasne demonštruje rozdiel medzi EMF a napätím. Autor hovorí to isté na konci videa, ktoré vidíte nižšie.

Viac informácií o tom, ako vzniká emf galvanickej bunky a ako sa meria v nasledujúcom videu:

Veľmi malá elektromotorická sila je tiež indukovaná v anténe prijímača, ktorá je potom zosilnená špeciálnymi fázami a dostaneme náš televízny, rozhlasový a dokonca aj Wi-Fi signál.

záver

Zhrniem a ešte raz stručne spomenieme, čo je EMF a v ktorých jednotkách SI je táto hodnota vyjadrená.

1. EMF charakterizuje prácu vonkajších síl (chemických alebo fyzikálnych) neelektrického pôvodu v elektrickom obvode. Táto sila vykonáva prácu prenosu elektrického náboja naň.
2. EMF, podobne ako napätie, sa meria vo voltoch.
3. Rozdiely medzi EMF a napätím sú v tom, že prvý sa meria bez zaťaženia a druhý so zaťažením a berie sa do úvahy vnútorný odpor zdroja energie a má účinok.

Nakoniec vám odporúčam pozerať ďalšie dobré video na túto tému, aby sme skonsolidovali obsiahnutý materiál:

Súvisiace materiály:

• Aký je rozdiel medzi striedavým a jednosmerným prúdom?
• Čo je elektrický náboj
• Ako znížiť konštantné a striedavé napätie