Какво е EMF - обяснение с прости думи

Под ЕМП се разбира специфичната работа на външните сили при движение на един заряд във веригата на електрическа верига. Тази концепция за електричество включва много физически интерпретации, свързани с различни области на техническото познание. В електротехниката това е специфичната работа на външните сили, която се появява в индуктивни намотки, когато в тях се индуцира променливо поле. В химията това означава потенциалната разлика, която се проявява по време на електролиза, както и в реакции, придружени от отделяне на електрически заряди. Във физиката тя съответства на електромоторната сила, генерирана например в краищата на електрическа термодвойка. За да обясните същността на ЕМП с прости думи, ще трябва да разгледате всеки от вариантите за неговото тълкуване.

Преди да преминем към основната част на статията, отбелязваме, че ЕМП и напрежението са много близки по значение, но все пак са малко по-различни. Накратко, ЕМП е на източника на захранване без натоварване и когато натоварването е свързано към него, това е напрежение. Тъй като броят на волта на FE под натоварване почти винаги е малко по-малък, отколкото без него. Това се дължи на наличието на вътрешно съпротивление на такива източници на енергия като трансформатори и галванични клетки.

Електромагнитна индукция (самоиндукция)

Да започнем с електромагнитната индукция. Това явление описва закона. електромагнитна индукция на фарадей, Физическият смисъл на това явление е способността на електромагнитното поле да индуцира ЕМП в близкия проводник. В този случай или полето трябва да се промени, например, по величината и посоката на векторите, или да се движи спрямо проводника, или проводникът трябва да се движи спрямо това поле. В краищата на проводника в този случай възниква потенциална разлика.

Опитът показва появата на ЕМП в бобина, когато е изложена на променящо се магнитно поле на постоянен магнит

Има и друго явление, което е сходно по значение - взаимна индукция. Той се състои във факта, че промяна в посоката и силата на тока на една намотка индуцира ЕМП на клемите на близката намотка, тя се използва широко в различни области на техниката, включително електрическа техника и електроника. Той е в основата на работата на трансформатори, където магнитният поток на едната намотка индуцира ток и напрежение във втората.

Принцип на трансформатора

В електричеството при производството на специални променливи преобразуватели, които осигуряват желаните стойности на ефективни стойности (ток и напрежение), се използва физически ефект, наречен EMF. Благодарение на явленията на индукция и самоиндукция инженерите успяха да разработят много електрически устройства: от конвенционални индуктор (газ) и до трансформатора.

Концепцията за взаимна индукция се отнася само до променлив ток, по време на преминаването на който магнитният поток се променя във веригата или проводника.

За електрически ток с постоянен ток са характерни други прояви на тази сила, като например потенциалната разлика в полюсите на галванична клетка, която ще обсъдим по-нататък.

Електродвигатели и генератори

Същият електромагнитен ефект се наблюдава в дизайна асинхронни или синхронен електродвигателчийто основен елемент са индуктивните бобини. За работата му на достъпен език е описано в много учебници, свързани с предмета, наречен „Електротехника“. За да разберем същността на процесите, достатъчно е да припомним, че индукционният емф се индуцира, когато проводникът се движи вътре в друго поле.

Съгласно закона за електромагнитната индукция, споменат по-горе, в електромобилната намотка на арматурата по време на работа често се предизвиква противоположен ЕМП, който често се нарича „противодействие на ЕМП“, защото когато двигателят работи, той е насочен към приложеното напрежение. Това обяснява и рязкото увеличаване на тока, консумиран от двигателя с увеличаване на натоварването или задръстването на вала, както и на токовете на удар. За електрически двигател всички условия за появата на потенциална разлика са очевидни - принудителна промяна в магнитното поле на бобините му води до появата на въртящ момент по оста на ротора.

За съжаление няма да задълбаваме в тази тема в тази статия - пишете в коментарите, ако се интересувате от нея, и ние ще говорим за нея.

В друго електрическо устройство - генератор, всичко е абсолютно същото, но процесите, протичащи в него, имат обратна посока. Електрически ток се пропуска през намотките на ротора, около тях възниква магнитно поле (могат да се използват постоянни магнити). Когато роторът се завърти, полето от своя страна предизвиква ЕМП в намотките на статора - от което се отстранява токът на натоварване.

Генерализирано генераторно устройство

Още малко теория

При проектирането на такива вериги се вземат предвид разпределението на токовете и спада на напрежението върху отделни елементи. За изчисляване на разпределението на първия параметър се използва добре познат от физиката втори закон на Кирхоф - сумата от спада на напрежението (като се вземе предвид знака) на всички клонове на затворения контур е равна на алгебричната сума на ЕМП на клоните на този контур) и за определяне на техните стойности се използва Закон на Ом за раздел на верига или закон на Ом за пълна верига, чиято формула е дадена по-долу:

I = E / (R + r),

Където Е - ЕМП, R е съпротивлението на натоварването r е съпротивлението на източника на енергия.

Вътрешното съпротивление на източника на захранване е съпротивлението на намотките на генераторите и трансформаторите, което зависи от напречното сечение на проводника, с който те са навити и дължината му, както и вътрешното съпротивление на галваничните клетки, което зависи от състоянието на анода, катода и електролита.

При извършване на изчисленията трябва да се вземе предвид вътрешното съпротивление на източника на енергия, считано за паралелна връзка с веригата. При по-точен подход, като се вземат предвид големите стойности на работните токове, се взема предвид съпротивлението на всеки свързващ проводник.

EMF у дома и единици

Други примери се намират в практическия живот на всеки обикновен човек. Такива познати неща като батерии с малък размер, както и други миниатюрни батерии, попадат в тази категория. В този случай работният ЕМП се формира поради химични процеси, протичащи вътре в източниците на постоянно напрежение.

Когато се появи на клемите (стълбовете) на акумулатора поради вътрешни промени - елементът е напълно готов за работа. С течение на времето величината на ЕМП намалява леко, а вътрешното съпротивление се увеличава значително.
Измерване на напрежението на акумулатора

В резултат на това, ако измервате напрежението на батерия без пръсти, която не е свързана с нищо, виждате 1,5V нормално за него (или така), но когато натоварването е свързано с батерията, да речем, че сте го инсталирали в някакво устройство - не работи.

Защо? Защото, ако приемете, че вътрешното съпротивление на волтметъра е многократно по-високо от вътрешното съпротивление на акумулатора, тогава сте измерили неговия EMF. Когато батерията започна да дава ток в товара на своите клеми, тя не стана 1.5V, но, да речем, 1.2V - нито напрежението, нито токът бяха достатъчни за нормална работа на устройството. Точно тези 0,3V и паднаха на вътрешното съпротивление на галваничната клетка. Ако акумулаторът е напълно стар и неговите електроди са унищожени, тогава може да няма електрическа сила или напрежение на клемите на акумулатора - т.е. нула.

Този пример ясно показва разликата между EMF и напрежението. Авторът разказва същото в края на видеото, което виждате по-долу.

Можете да научите повече за това как възниква емф на галванична клетка и как се измерва в следния видеоклип:

В антената на приемника също се индуцира много малка електромоторна сила, която след това се усилва от специални етапи и получаваме нашия телевизионен, радио и дори Wi-Fi сигнал.

заключение

Нека обобщим и още веднъж накратко да припомним какво е EMF и в какви единици SI се изразява тази стойност.

  1. EMF характеризира работата на външни сили (химични или физични) с неелектрически произход в електрическа верига. Тази сила изпълнява работата по прехвърляне на електрически заряди към нея.
  2. EMF, подобно на напрежението, се измерва във волта.
  3. Разликата между ЕМП и напрежението е, че първата се измерва без натоварване, а втората с товар, а вътрешното съпротивление на източника на енергия се взема предвид и има ефект.

И накрая, за да консолидирате обхванатия материал, съветвам ви да гледате още едно добро видео по тази тема:

Свързани материали:

(2 гласа)
Зареждане...

Добави коментар

Задължителните полета са маркирани *