Co to jest siła elektromotoryczna EMF

Siła elektromotoryczna (EMF) - w urządzeniu, które wykonuje wymuszoną separację ładunków dodatnich i ujemnych (generator), wartość liczbowo równa różnicy potencjałów między zaciskami generatora przy braku prądu w jego obwodzie jest mierzona w woltach.

Źródła energii elektromagnetycznej (generatory) — urządzenia przetwarzające energię dowolnego rodzaju nieelektrycznego na elektryczną. Takie źródła, na przykład satsa:

• generatory w elektrowniach (termalnych, wiatrowych, jądrowych, wodnych), które przetwarzają energię mechaniczną na energię elektryczną;

• ogniwa galwaniczne (baterie) i wszelkiego rodzaju akumulatory, które przetwarzają energię chemiczną na energię elektryczną itp.

SEM jest liczbowo równe pracy wykonanej przez siły zewnętrzne podczas przemieszczania jednostkowego ładunku dodatniego wewnątrz źródła lub samego źródła przewodzącego jednostkowy ładunek dodatni w obwodzie zamkniętym.

Siła elektromotoryczna EMF E jest wielkością skalarną, która charakteryzuje zdolność pola zewnętrznego i indukowanego pola elektrycznego do indukowania prądu elektrycznego.Siła elektromotoryczna E jest liczbowo równa pracy (energii) W w dżulach (J) wykonanej przez to pole, aby przesunąć ładunek jednostkowy (1 C) z jednego punktu pola do drugiego.

Jednostką miary pola elektromagnetycznego jest wolt (V). Zatem siła elektromotoryczna jest równa 1 V, jeśli ładunek o wartości 1 C porusza się w obwodzie zamkniętym, wykonując pracę 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Opłaty za przelew za pośrednictwem witryny obwód elektryczny towarzyszy wydatek energetyczny.

Wartość, której cyfra jest równa pracy, jaką źródło wykonuje, przewodząc pojedynczy ładunek dodatni wzdłuż danego odcinka obwodu, nazywa się napięciem U. Ponieważ obwód składa się z części zewnętrznej i wewnętrznej, rozróżnia się pojęcia napięć zewnętrznych Sekcje Uvsh i wewnętrzne Uvt.

Z tego, co zostało powiedziane, jest oczywiste, że SEM źródła jest równa sumie napięć zewnętrznych i wewnętrznych sekcji U obwodu:

E = Uears + UW

Ta formuła wyraża prawo zachowania energii dla obwodu elektrycznego.

Pomiar napięć w różnych częściach obwodu jest możliwy tylko przy zamkniętym obwodzie. Pole elektromagnetyczne jest mierzone między zaciskami źródła obwodu otwartego.

Napięcie, EMF i spadek napięcia dla aktywnej sieci dwuzaciskowej

Kierunek EMF — jest to kierunek wymuszonego ruchu ładunków dodatnich wewnątrz generatora od minusa do plusa pod wpływem natury innej niż elektryczna.

Rezystancja wewnętrzna generatora to rezystancja znajdujących się w nim elementów konstrukcyjnych.

Idealne źródło EMF — generator, opór wewnętrzny czyli zero, a napięcie na jego zaciskach jest niezależne od obciążenia. Moc idealnego źródła EMF jest nieskończona.

Warunkowy obraz (schemat elektryczny) idealnego generatora pola elektromagnetycznego o wartości E pokazano na ryc.1, za.

Rzeczywiste źródło PEM, w przeciwieństwie do idealnego, zawiera rezystancję wewnętrzną Ri, a jego napięcie zależy od obciążenia (rys. 1., b), a moc źródła jest skończona. Obwód elektryczny rzeczywistego generatora pola elektromagnetycznego jest połączeniem szeregowym idealnego generatora pola elektromagnetycznego E i jego rezystancji wewnętrznej Ri.

Źródła PEM: a — idealne; b — prawdziwy

W praktyce, aby przybliżyć tryb pracy rzeczywistego generatora PEM do idealnego trybu pracy, rezystancja wewnętrzna rzeczywistego generatora Ri stara się być jak najmniejsza, a rezystancja obciążenia Rn musi być połączona co najmniej 10-krotność wartości rezystancji wewnętrznej generatora, tj. konieczne jest spełnienie warunku: Rn >> Ri

Aby napięcie wyjściowe rzeczywistego generatora PEM było niezależne od obciążenia, jest ono stabilizowane za pomocą specjalnych elektronicznych układów stabilizacji napięcia.

Ponieważ opór wewnętrzny prawdziwego generatora pola elektromagnetycznego nie może być nieskończenie mały, jest on minimalizowany i wykonywany jako standard dla możliwości skoordynowanego podłączenia do niego odbiorców energii. W inżynierii radiowej standardowe wartości rezystancji wyjściowej generatorów EMF wynoszą 50 omów (standard przemysłowy) i 75 omów (standard domowy).

Na przykład wszystkie odbiorniki telewizyjne mają impedancję wejściową 75 omów i są podłączone do anten kablem koncentrycznym o dokładnie takiej impedancji charakterystycznej.

W celu zbliżenia idealnych generatorów pola elektromagnetycznego, źródła napięcia zasilającego stosowane we wszystkich przemysłowych i domowych urządzeniach elektronicznych wykonane są za pomocą specjalnych układów elektronicznych do stabilizacji napięcia wyjściowego, które pozwalają wytrzymać prawie stałe napięcie wyjściowe źródła zasilania w zadanym zakresie prądów pobieranych przez źródło pola elektromagnetycznego (czasami nazywane źródłem napięcia).

Na schematach elektrycznych źródła pola elektromagnetycznego są przedstawione w następujący sposób: E — źródło stałego pola elektromagnetycznego, e(t) jest źródłem harmonicznej (zmiennej) siły elektromotorycznej w postaci funkcji czasu.

Siła elektromotoryczna E baterii złożonej z identycznych ogniw połączonych szeregowo jest równa sile elektromotorycznej jednego ogniwa E pomnożonej przez liczbę elementów n baterii: E = nE.

Zobacz też w tym temacie: Źródła pola elektromagnetycznego i prądu: główne cechy i różnice