Vad är EMF - förklaring i enkla ord
Innan vi går vidare till huvuddelen av artikeln, noterar vi att EMF och spänning är väldigt nära meningen men ändå något annorlunda. Kort sagt är EMF vid strömkällan utan last, och när lasten är ansluten till den är detta spänning. Eftersom antalet volt på FE under belastning är nästan alltid något mindre än utan den. Detta beror på förekomsten av inre motstånd från sådana kraftkällor som transformatorer och galvaniska celler.
Elektromagnetisk induktion (självinduktion)
Låt oss börja med elektromagnetisk induktion. Detta fenomen beskriver lagen. elektromagnetisk induktion i dag. Den fysiska betydelsen av detta fenomen är förmågan hos ett elektromagnetiskt fält att inducera en EMF i en närliggande ledare. I detta fall bör antingen fältet ändras, till exempel i storleken och riktningen för vektorerna, eller röra sig relativt ledaren, eller så bör ledaren röra sig relativt detta fält. Vid ledarnas ändar i detta fall inträffar en potentiell skillnad.
Det finns ett annat fenomen som liknar betydelsen - ömsesidig induktion. Det ligger i det faktum att en förändring i riktning och strömstyrka för en spole inducerar en EMF vid terminalerna i en närliggande spole, den används allmänt inom olika teknikområden, inklusive elektrisk och elektronik. Det ligger till grund för transformatorernas drift, där magnetlindningen för en lindning inducerar ström och spänning i den andra.
I elektronik används en fysisk effekt som kallas EMF vid tillverkning av speciella växelströmomvandlare som ger de önskade värdena på effektiva värden (ström och spänning). Tack vare fenomenen induktion och självinduktion ingenjörer kunde utveckla många elektriska apparater: från konventionella induktor (gas) och fram till transformatorn.
Begreppet ömsesidig induktion hänvisar endast till växelström, under vilken det magnetiska flödet förändras i kretsen eller ledaren.
För en likströmström är andra manifestationer av denna kraft karakteristiska, som till exempel potentialskillnaden vid polerna i en galvanisk cell, som vi kommer att diskutera senare.
Elmotorer och generatorer
Samma elektromagnetiska effekt observeras i konstruktionen asynkron eller synkron elektrisk motorvars huvudelement är induktiva spolar. Om hans arbete på ett tillgängligt språk beskrivs i många läroböcker relaterade till ämnet "Elektroteknik". För att förstå processens essens räcker det att komma ihåg att induktionsemf induceras när ledaren rör sig inom ett annat fält.
Enligt lagen om elektromagnetisk induktion som nämnts ovan induceras ofta en räknare EMF i motorns armatur lindning under drift, vilket ofta kallas "mot-EMF", eftersom när motorn är igång riktas den mot den pålagda spänningen. Detta förklarar också den kraftiga ökningen i den ström som förbrukas av motorn med ökande belastning eller fastkörning av axeln, såväl som rusningsströmmar. För en elektrisk motor är alla förutsättningar för utseendet på en potentialskillnad uppenbara - en tvingad förändring i magnetfältet på dess spolar leder till uppkomsten av vridmoment på rotorns axel.
Tyvärr kommer vi inte att fördjupa oss i detta ämne i den här artikeln - skriv i kommentarerna om du är intresserad av det, och vi kommer att prata om det.
I en annan elektrisk enhet - en generator, är allt exakt samma, men processerna i den har motsatt riktning. En elektrisk ström leds genom rotorns lindningar, ett magnetfält uppstår runt dem (permanentmagneter kan användas). När rotorn roterar, inducerar fältet i sin tur en EMF i statorlindningarna - från vilka lastströmmen tas bort.
Några mer teori
Vid utformning av sådana kretsar beaktas fördelningen av strömmar och spänningsfallet över enskilda element. För att beräkna fördelningen av den första parametern används en välkänd fysik Kirchhoffs andra lag - summan av spänningsfallet (med beaktande av tecknet) på alla grenar på den slutna slingan är lika med den algebraiska summan av EMF för grenarna i denna slinga), och för att bestämma deras värden använd Ohms lag för en del av en kedja eller Ohms lag för en komplett kedja, vars formel anges nedan:
I = E / (R + r),
Var E - EMF, R är lastmotståndet r är motståndet från kraftkällan.
Den inre motståndskraften hos en kraftkälla är motståndet hos lindningarna hos generatorer och transformatorer, som beror på tvärsnittet hos tråden som de är lindade med och dess längd, liksom det inre motståndet hos galvaniska celler, som beror på anodens, katodens och elektrolytens tillstånd.
Vid beräkningarna måste strömkällans interna motstånd, som betraktas som en parallell anslutning till kretsen, beaktas. Med ett mer exakt tillvägagångssätt, med beaktande av de stora värdena på driftströmmarna, beaktas motståndet för varje anslutande ledare.
EMF hemma och enheter
Andra exempel finns i det praktiska livet för varje vanlig person. Sådana välbekanta saker som små batterier, liksom andra miniatyrbatterier, ingår i denna kategori. I detta fall bildas arbetsemk på grund av kemiska processer som uppstår i konstantspänningskällorna.
När det inträffar vid batteriets plintar (poler) på grund av interna byten - är elementet helt klart för drift. Med tiden minskar EMF: s storlek något och det inre motståndet ökar markant.
Som ett resultat, om du mäter spänningen på ett fingerfritt batteri som inte är ansluten till något, ser du 1,5V normalt för det (eller så), men när belastningen är ansluten till batteriet, låt oss säga att du har installerat den i någon enhet - det fungerar inte.
Varför? För om du antar att det interna motståndet hos voltmetern är många gånger högre än det inre motståndet för batteriet, mätte du dess EMF. När batteriet började ge ström i belastningen vid sina terminaler, blev det inte 1,5 V, men säger 1,2V - enheten har varken spänning eller ström för normal drift. Bara dessa 0,3V och föll på den inre motståndet hos den galvaniska cellen. Om batteriet är helt gammalt och dess elektroder förstörs, kan det hända att det inte finns någon elektromotorisk kraft eller spänning vid batteriterminalerna - dvs. noll.
Detta exempel visar tydligt skillnaden mellan EMF och spänning. Författaren berättar samma sak i slutet av videon, som du ser nedan.
Du kan lära dig mer om hur en galvanisk cells emf uppstår och hur den mäts i följande video:
En mycket liten elektromotorisk kraft induceras också i mottagarens antenn, som sedan förstärks av specialsteg, och vi får vår TV, radio och till och med Wi-Fi-signal.
Slutsats
Låt oss sammanfatta och återigen komma ihåg kort vad EMF är och i vilka SI-enheter detta värde uttrycks.
- EMF karakteriserar arbetet med externa krafter (kemiska eller fysiska) av icke-elektriskt ursprung i en elektrisk krets. Denna kraft utför arbetet med att överföra elektriska laddningar till den.
- EMF, liksom spänning, mäts i volt.
- Skillnaderna mellan EMF och spänningen är att den första mäts utan belastning, och den andra med belastning, och det interna motståndet från kraftkällan beaktas och har en effekt.
Och slutligen, för att konsolidera det täckta materialet, råder jag dig att titta på en annan bra video om detta ämne:
Relaterade material:
Läser in...
