Ηλεκτρικά κυκλώματα. Ηλεκτροκινητική δύναμη. Τύποι, νόμοι, κανόνες, παραδείγματα για TOE Ποια είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη μιας πηγής ρεύματος

- EMF.
EMF δεν είναι δύναμημε τη νευτώνεια έννοια (ατυχές όνομα για μια ποσότητα, που διατηρείται ως φόρος τιμής στην παράδοση).
ε i συμβαίνει όταν αλλάζειμαγνητική ροή φάδιεισδύοντας στο περίγραμμα.

Επιπροσθέτωςδείτε την παρουσίαση "Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή", καθώς και τα βίντεο "Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή", "Το πείραμα του Faraday", κινούμενα σχέδια "Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή", "Περιστροφή του πλαισίου σε μαγνητικό πεδίο (γεννήτρια)"

- EMF επαγωγής κατά την κίνηση ενός από τους αγωγούς του κυκλώματος (έτσι ώστε να αλλάζει το F). Σε αυτή την περίπτωση, το μήκος του αγωγού μεγάλο, κινείται με ταχύτητα vγίνεται πηγή ενέργειας.

- EMF επαγωγής σε κύκλωμα που περιστρέφεται σε μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα ω.

Άλλοι τύποι όπου εμφανίζεται το EMF:

- Νόμος του Ohm για ένα πλήρες κύκλωμα. Σε ένα κλειστό κύκλωμα, το EMF παράγει ηλεκτρικό ρεύμα I.

Η κατεύθυνση του ρεύματος επαγωγής καθορίζεται σύμφωνα με τους κανόνες:
- κανόνας Lenz- ρεύμα επαγωγής που προκύπτει σε κλειστό κύκλωμα μετρητήςενεργεί σε αλλαγήη μαγνητική ροή που προκάλεσε αυτό το ρεύμα.
- για έναν αγωγό που κινείται σε μαγνητικό πεδίο, μερικές φορές είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα δεξί χέρι- αν τοποθετήσετε το ανοιχτό παλάμη του δεξιού χεριούέτσι ώστε σε αυτό περιλαμβάνεταιγραμμές μαγνητικού πεδίου ΣΕ, ΕΝΑ αντίχειραςπαραμερίστε μυτερά κατεύθυνση ταχύτητας v, Οτι τέσσερα δάχτυλατα χέρια θα δείχνουν κατεύθυνση ρεύματος επαγωγής I.

- EMF αυτοεπαγωγής όταν αλλάζει το ρεύμα στον αγωγό.

Εάν οι πόλοι ενός φορτισμένου πυκνωτή είναι κλειστοί μεταξύ τους, τότε υπό την επίδραση των συσσωρευμένων μεταξύ των πλακών του, στο εξωτερικό κύκλωμα του πυκνωτή προς την κατεύθυνση από τον θετικό πόλο προς τον αρνητικό, αρχίζει η κίνηση των φορέων φορτίου - ηλεκτρονίων .

Ωστόσο, κατά τη διαδικασία εκφόρτισης, το πεδίο που δρα στα κινούμενα φορτισμένα σωματίδια εξασθενεί γρήγορα μέχρι να εξαφανιστεί εντελώς. Επομένως, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος που έχει προκύψει στο κύκλωμα εκφόρτισης έχει βραχυπρόθεσμο χαρακτήρα και η διαδικασία γρήγορα αποσυντίθεται.

Για να διατηρηθεί το ρεύμα σε ένα αγώγιμο κύκλωμα για μεγάλο χρονικό διάστημα, χρησιμοποιούνται συσκευές που ονομάζονται ανακριβώς στην καθημερινή ζωή (με αυστηρά φυσική έννοια, αυτό δεν συμβαίνει). Τις περισσότερες φορές, αυτές οι πηγές είναι χημικές μπαταρίες.

Λόγω των ηλεκτροχημικών διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτά, αντίθετες δυνάμεις συσσωρεύονται στους ακροδέκτες τους.Οι δυνάμεις μη ηλεκτροστατικής φύσης, υπό την επίδραση των οποίων πραγματοποιείται μια τέτοια κατανομή φορτίων, ονομάζονται εξωτερικές δυνάμεις.

Το ακόλουθο παράδειγμα θα βοηθήσει στην κατανόηση της φύσης της έννοιας του EMF μιας πηγής ρεύματος.

Φανταστείτε έναν αγωγό σε ηλεκτρικό πεδίο, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, δηλαδή με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει και ηλεκτρικό πεδίο μέσα του.

Είναι γνωστό ότι υπό την επίδραση αυτού του πεδίου, ένα ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει στον αγωγό. Τώρα τίθεται το ερώτημα τι συμβαίνει με τους φορείς φόρτισης όταν φτάσουν στο τέλος ενός αγωγού και αν αυτό το ρεύμα θα παραμείνει το ίδιο με την πάροδο του χρόνου.

Μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε ότι σε ένα ανοιχτό κύκλωμα, ως αποτέλεσμα της επίδρασης του ηλεκτρικού πεδίου, θα συσσωρευτούν φορτία στα άκρα του αγωγού. Από αυτή την άποψη, δεν θα παραμείνει σταθερή και η κίνηση των ηλεκτρονίων στον αγωγό θα είναι πολύ βραχύβια, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Έτσι, για να διατηρηθεί μια σταθερή ροή ρεύματος σε ένα αγώγιμο κύκλωμα, αυτό το κύκλωμα πρέπει να είναι κλειστό, δηλ. να έχει σχήμα βρόχου. Ωστόσο, ακόμη και αυτή η συνθήκη δεν είναι επαρκής για τη διατήρηση του ρεύματος, καθώς το φορτίο κινείται πάντα προς ένα χαμηλότερο δυναμικό και το ηλεκτρικό πεδίο λειτουργεί πάντα θετικά στο φορτίο.

Τώρα, αφού ταξιδέψετε μέσα από ένα κλειστό κύκλωμα, όταν το φορτίο επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης όπου ξεκίνησε το ταξίδι του, το δυναμικό σε αυτό το σημείο θα πρέπει να είναι το ίδιο με αυτό που ήταν στην αρχή της κίνησης. Ωστόσο, η ροή του ρεύματος συνδέεται πάντα με απώλεια δυναμικής ενέργειας.

Επομένως, χρειαζόμαστε κάποια εξωτερική πηγή στο κύκλωμα, στους ακροδέκτες της οποίας διατηρείται μια διαφορά δυναμικού, η οποία αυξάνει την ενέργεια της κίνησης των ηλεκτρικών φορτίων.

Μια τέτοια πηγή επιτρέπει στο φορτίο να ταξιδεύει από ένα χαμηλότερο δυναμικό σε ένα υψηλότερο προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση των ηλεκτρονίων υπό τη δράση μιας ηλεκτροστατικής δύναμης που προσπαθεί να ωθήσει το φορτίο από ένα υψηλότερο δυναμικό σε ένα χαμηλότερο.

Αυτή η δύναμη, η οποία προκαλεί τη μετακίνηση του φορτίου από ένα χαμηλότερο σε ένα υψηλότερο δυναμικό, ονομάζεται συνήθως πηγή ρεύματος - αυτή είναι μια φυσική παράμετρος που χαρακτηρίζει το έργο που δαπανάται σε κινούμενα φορτία μέσα στην πηγή από εξωτερικές δυνάμεις.

Ως συσκευές που παρέχουν το EMF της πηγής ρεύματος, όπως ήδη αναφέρθηκε, χρησιμοποιούνται μπαταρίες, καθώς και γεννήτριες, θερμοστοιχεία κ.λπ.

Τώρα γνωρίζουμε ότι, λόγω του εσωτερικού του emf, παρέχει μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των εξόδων της πηγής, συμβάλλοντας στη συνεχή κίνηση των ηλεκτρονίων προς την αντίθετη κατεύθυνση από την ηλεκτροστατική δύναμη.

Το EMF της πηγής ρεύματος, ο τύπος του οποίου δίνεται παρακάτω, καθώς και η διαφορά δυναμικού, εκφράζονται σε βολτ:

E \u003d A st / Δq,

όπου A st είναι το έργο των εξωτερικών δυνάμεων, Δq είναι το φορτίο που μετακινείται μέσα στην πηγή.

Για να διατηρηθεί μια δεδομένη τιμή ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό, απαιτείται κάποια εξωτερική πηγή ενέργειας, η οποία θα παρέχει πάντα την απαιτούμενη διαφορά δυναμικού στα άκρα αυτού του αγωγού. Τέτοιες πηγές ενέργειας είναι οι λεγόμενες πηγές ηλεκτρικού ρεύματος, που έχουν κάποιες δεδομένες ηλεκτροκινητική δύναμη, το οποίο είναι σε θέση να δημιουργήσει και να διατηρήσει μια διαφορά δυναμικού για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η ηλεκτροκινητική δύναμη ή η συντομογραφία EMF υποδεικνύεται με το λατινικό γράμμα μι. Μονάδα μέτρησης είναι βόλτ. Έτσι, για να επιτευχθεί μια συνεχής κίνηση ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό, απαιτείται ηλεκτροκινητική δύναμη, δηλαδή μια πηγή ηλεκτρικού ρεύματος.

Ιστορική αναφορά. Η πρώτη τέτοια πηγή ρεύματος στην ηλεκτρική μηχανική ήταν η «βολταϊκή στήλη», η οποία ήταν φτιαγμένη από αρκετούς κύκλους χαλκού και ψευδαργύρου επενδεδυμένους με δέρμα αγελάδας εμποτισμένο σε διάλυμα ασθενούς οξέος. Έτσι, ο απλούστερος τρόπος απόκτησης ηλεκτροκινητικής δύναμης θεωρείται η χημική αλληλεπίδραση ενός αριθμού ουσιών και υλικών, ως αποτέλεσμα της οποίας η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι πηγές ισχύος στις οποίες παράγεται η ηλεκτροκινητική δύναμη του EMF με παρόμοια μέθοδο ονομάζονται πηγές χημικού ρεύματος.

Σήμερα, οι χημικές πηγές ενέργειας - μπαταρίες και όλοι οι πιθανοί τύποι μπαταριών - χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρονική και την ηλεκτρική μηχανική, καθώς και στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας.

Είναι επίσης συνηθισμένοι διάφοροι τύποι γεννητριών, οι οποίοι, ως μοναδική πηγή, είναι σε θέση να προμηθεύουν βιομηχανικές επιχειρήσεις με ηλεκτρική ενέργεια, να παρέχουν φωτισμό στις πόλεις, να λειτουργούν συστήματα σιδηροδρόμων, τραμ και μετρό.

Το EMF δρα με τον ίδιο ακριβώς τρόπο τόσο στις χημικές πηγές όσο και στις γεννήτριες. Η δράση του είναι να δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού σε κάθε έναν από τους ακροδέκτες τροφοδοσίας και να τη διατηρεί για όλο τον απαραίτητο χρόνο. Οι ακροδέκτες του τροφοδοτικού ονομάζονται πόλοι. Σε έναν από τους πόλους δημιουργείται πάντα έλλειψη ηλεκτρονίων, δηλ. ένας τέτοιος πόλος έχει θετικό φορτίο και επισημαίνεται " + ”, και από την άλλη, αντίθετα, δημιουργείται αυξημένη συγκέντρωση ελεύθερων ηλεκτρονίων, δηλ. αυτός ο πόλος έχει αρνητικό φορτίο και σημειώνεται με το σύμβολο " - ».

Οι πηγές EMF χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση διαφόρων συσκευών και συσκευών που είναι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας. Με τη βοήθεια καλωδίων, οι καταναλωτές συνδέονται με τους πόλους των πηγών ρεύματος, έτσι ώστε να προκύπτει ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Η διαφορά δυναμικού που έχει προκύψει σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα έχει λάβει όνομα και συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα "U". Μονάδα τάσης ένα βόλτ. Για παράδειγμα, η καταχώρηση U=12 Vυποδεικνύει ότι η τάση της πηγής EMF είναι 12 V.

Για τη μέτρηση τάσης ή emf, χρησιμοποιείται μια ειδική συσκευή μέτρησης - .

Εάν είναι απαραίτητο να γίνουν σωστές μετρήσεις του EMF ή της τάσης τροφοδοσίας, το βολτόμετρο συνδέεται απευθείας στους πόλους. Με ανοιχτό ηλεκτρικό κύκλωμα, το βολτόμετρο θα δείξει το EMF. Όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, το βολτόμετρο θα εμφανίσει την τιμή της τάσης σε κάθε ακροδέκτη του τροφοδοτικού. ΥΓ: Η πηγή ρεύματος αναπτύσσει πάντα περισσότερο EMF από την τάση στους ακροδέκτες.

Μάθημα βίντεο: EMF

Μάθημα βίντεο: Ηλεκτροκινητική δύναμη από καθηγητή φυσικής

Η τάση σε κάθε έναν από τους ακροδέκτες της πηγής ρεύματος είναι μικρότερη από την ηλεκτροκινητική δύναμη από την τιμή της πτώσης τάσης που συμβαίνει στην εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος:

Για ιδανικές πηγές, η τάση στους ακροδέκτες δεν εξαρτάται από την ποσότητα του ρεύματος που αντλείται.

Όλες οι πηγές ηλεκτροκινητικής δύναμης έχουν παραμέτρους που τις χαρακτηρίζουν: τάση ανοιχτού κυκλώματος U xx, ρεύμα βραχυκύκλωσης I kzκαι εσωτερική αντίσταση (για πηγή DC R εξωτ). U xxείναι η τάση όταν το ρεύμα της πηγής είναι μηδέν. Σε ιδανική πηγή σε οποιοδήποτε ρεύμα U xx \u003d 0. I kzείναι το ρεύμα σε μηδενική τάση. Για μια ιδανική πηγή τάσης, είναι άπειρη I kz = ∞. Η εσωτερική αντίσταση προσδιορίζεται από τις αναλογίες. Δεδομένου ότι η τάση σε μια ιδανική πηγή τάσης είναι σταθερή σε οποιοδήποτε ρεύμα ∆U = 0,τότε η εσωτερική του αντίσταση έχει και μηδενικές τιμές.

R ext \u003d ΔU / ΔI \u003d 0;

Με θετική τάση και ρεύμα, η πηγή στέλνει την ηλεκτρική της ενέργεια στο κύκλωμα και λειτουργεί στη λειτουργία γεννήτριας. Με την αντίθετη ροή ρεύματος, η πηγή λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από το κύκλωμα και λειτουργεί στη λειτουργία δέκτη.

Στην περίπτωση μιας ιδανικής πηγής ρεύματος, η τιμή της δεν εξαρτάται από το μέγεθος της τάσης στους ακροδέκτες της: i = συνιστ.

Δεδομένου ότι το ρεύμα από μια ιδανική πηγή ρεύματος είναι αμετάβλητο ∆I = 0, τότε έχει εσωτερική αντίσταση ίση με το άπειρο.

R ext \u003d ΔU / ΔI \u003d ∞

Με θετική τάση και ρεύμα, η πηγή στέλνει ενέργεια στο κύκλωμα και λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας. Στην αντίθετη κατεύθυνση, λειτουργεί σε λειτουργία δέκτη.

Με μια πραγματική πηγή ηλεκτροκινητικής δύναμης, η τάση στους ακροδέκτες μειώνεται καθώς αυξάνεται το ρεύμα. Ένα τέτοιο CVC αντιστοιχεί σε μια εξίσωση για τον προσδιορισμό της τάσης σε οποιαδήποτε τιμή ρεύματος.

U \u003d U xx - R ext × I,

Όπου , υπολογίζεται από τον τύπο

R ext \u003d ΔU / Δ I≠ 0

Μπορεί επίσης να υπολογιστεί μέσω U xxΚαι I kz

R vn \u003d U xx / II kz

Όταν μια πηγή ρεύματος συνδέεται σε οποιοδήποτε κλειστό κύκλωμα, η περιοχή που οριοθετείται από αυτό το κύκλωμα αρχίζει να τρυπιέται από εξωτερικές μαγνητικές γραμμές δύναμης. Κάθε γραμμή δύναμης, από το εξωτερικό, διασχίζει τον αγωγό, προκαλώντας ένα EMF αυτο-επαγωγής σε αυτόν.

>>Φυσική: Ηλεκτροκινητική δύναμη

Οποιαδήποτε πηγή ρεύματος χαρακτηρίζεται από ηλεκτροκινητική δύναμη ή, εν συντομία, EMF. Έτσι, σε μια στρογγυλή μπαταρία για φακό γράφει: 1,5 V. Τι σημαίνει αυτό;
Συνδέστε δύο μεταλλικές μπάλες που φέρουν φορτία αντίθετων σημάτων με έναν αγωγό. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου αυτών των φορτίων, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό ( εικ.15.7). Αλλά αυτό το ρεύμα θα είναι πολύ βραχύβιο. Τα φορτία εξουδετερώνουν γρήγορα το ένα το άλλο, τα δυναμικά των σφαιρών γίνονται τα ίδια και το ηλεκτρικό πεδίο εξαφανίζεται.
Δυνάμεις τρίτων.Για να είναι σταθερό το ρεύμα, είναι απαραίτητο να διατηρείται σταθερή τάση μεταξύ των σφαιρών. Αυτό απαιτεί συσκευή τρέχουσα πηγή), που θα μετακινούσε τα φορτία από τη μια μπάλα στην άλλη προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση των δυνάμεων που ασκούνται σε αυτά τα φορτία από το ηλεκτρικό πεδίο των σφαιρών. Σε μια τέτοια συσκευή, εκτός από τις ηλεκτρικές δυνάμεις, τα φορτία πρέπει να επηρεάζονται από δυνάμεις μη ηλεκτροστατικής προέλευσης ( εικ.15.8). Μόνο ένα ηλεκτρικό πεδίο φορτισμένων σωματιδίων ( Πεδίο Κουλόμπ) δεν είναι ικανό να διατηρεί σταθερό ρεύμα στο κύκλωμα.

Οποιεσδήποτε δυνάμεις επιδρούν σε ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, με εξαίρεση τις δυνάμεις ηλεκτροστατικής προέλευσης (δηλαδή, Coulomb), ονομάζονται εξωτερικές δυνάμεις.
Το συμπέρασμα σχετικά με την ανάγκη των εξωτερικών δυνάμεων να διατηρούν σταθερό ρεύμα στο κύκλωμα θα γίνει ακόμη πιο προφανές αν στραφούμε στον νόμο της διατήρησης της ενέργειας. Το ηλεκτροστατικό πεδίο είναι δυναμικό. Το έργο αυτού του πεδίου όταν μετακινούνται φορτισμένα σωματίδια σε αυτό κατά μήκος ενός κλειστού ηλεκτρικού κυκλώματος είναι μηδέν. Η διέλευση ρεύματος μέσω των αγωγών συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας - ο αγωγός θερμαίνεται. Επομένως, πρέπει να υπάρχει κάποια πηγή ενέργειας στο κύκλωμα που την τροφοδοτεί στο κύκλωμα. Σε αυτό, εκτός από τις δυνάμεις Coulomb, πρέπει απαραίτητα να δράσουν τρίτες, μη δυνάμει δυνάμεις. Το έργο αυτών των δυνάμεων κατά μήκος ενός κλειστού περιγράμματος πρέπει να είναι διαφορετικό από το μηδέν. Είναι στη διαδικασία εκτέλεσης εργασίας από αυτές τις δυνάμεις που φορτισμένα σωματίδια αποκτούν ενέργεια μέσα στην πηγή ρεύματος και στη συνέχεια τη δίνουν στους αγωγούς του ηλεκτρικού κυκλώματος.
Τρίτοι δυνάμεις θέτουν σε κίνηση φορτισμένα σωματίδια μέσα σε όλες τις πηγές ρεύματος: σε γεννήτριες σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, σε γαλβανικές κυψέλες, μπαταρίες κ.λπ.
Όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο σε όλους τους αγωγούς του κυκλώματος. Μέσα στην τρέχουσα πηγή, τα φορτία κινούνται υπό την επίδραση του εξωτερικές δυνάμεις έναντι δυνάμεων Coulomb(ηλεκτρόνια από ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο σε ένα αρνητικό) και στο εξωτερικό κύκλωμα τίθενται σε κίνηση από ένα ηλεκτρικό πεδίο (βλ. εικ.15.8).
Η φύση των εξωτερικών δυνάμεων.Η φύση των εξωτερικών δυνάμεων μπορεί να ποικίλλει. Στις γεννήτριες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, οι εξωτερικές δυνάμεις είναι δυνάμεις που δρουν από το μαγνητικό πεδίο στα ηλεκτρόνια σε έναν κινούμενο αγωγό.
Σε ένα γαλβανικό στοιχείο, για παράδειγμα, το στοιχείο Volta, δρουν χημικές δυνάμεις. Το στοιχείο Volta αποτελείται από ηλεκτρόδια ψευδαργύρου και χαλκού τοποθετημένα σε διάλυμα θειικού οξέος. Οι χημικές δυνάμεις προκαλούν τη διάλυση του ψευδαργύρου στο οξύ. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα ψευδαργύρου περνούν στο διάλυμα και το ίδιο το ηλεκτρόδιο ψευδάργυρου φορτίζεται αρνητικά. (Ο χαλκός διαλύεται πολύ λίγο στο θειικό οξύ.) Εμφανίζεται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των ηλεκτροδίων ψευδαργύρου και χαλκού, η οποία καθορίζει το ρεύμα σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα.
Η δράση των εξωτερικών δυνάμεων χαρακτηρίζεται από ένα σημαντικό φυσικό μέγεθος που ονομάζεται ηλεκτροκινητική δύναμη(συντομογραφία EMF).
Η ηλεκτροκινητική δύναμη της πηγής ρεύματος είναι ίση με την αναλογία του έργου των εξωτερικών δυνάμεων κατά τη μετακίνηση του φορτίου κατά μήκος ενός κλειστού κυκλώματος προς την τιμή αυτού του φορτίου:

Η ηλεκτροκινητική δύναμη, όπως και η τάση, εκφράζεται σε βολτ.
Μπορούμε επίσης να μιλήσουμε για την ηλεκτροκινητική δύναμη σε οποιοδήποτε μέρος του κυκλώματος. Αυτό είναι το συγκεκριμένο έργο των εξωτερικών δυνάμεων (το έργο της κίνησης ενός φορτίου μονάδας) όχι σε ολόκληρο το κύκλωμα, αλλά μόνο σε αυτήν την περιοχή. Ηλεκτροκινητική δύναμη γαλβανικού στοιχείουείναι μια τιμή αριθμητικά ίση με το έργο των εξωτερικών δυνάμεων κατά τη μετακίνηση ενός θετικού φορτίου μονάδας μέσα στο στοιχείο από τον έναν πόλο στον άλλο. Το έργο των εξωτερικών δυνάμεων δεν μπορεί να εκφραστεί με όρους διαφοράς δυναμικού, αφού οι εξωτερικές δυνάμεις είναι μη δυνητικές και το έργο τους εξαρτάται από το σχήμα της τροχιάς φορτίου. Έτσι, για παράδειγμα, το έργο των εξωτερικών δυνάμεων κατά τη μετακίνηση ενός φορτίου μεταξύ των ακροδεκτών μιας πηγής ρεύματος έξω από την ίδια την πηγή είναι ίσο με μηδέν.
Τώρα ξέρετε τι είναι το EMF. Εάν είναι γραμμένο 1,5 V στην μπαταρία, τότε αυτό σημαίνει ότι δυνάμεις τρίτων (χημικές σε αυτήν την περίπτωση) κάνουν 1,5 J δουλειά όταν μετακινούν φορτίο 1 C από τον έναν πόλο της μπαταρίας στον άλλο. Συνεχές ρεύμα δεν μπορεί να υπάρξει σε ένα κλειστό κύκλωμα εάν δεν δρουν σε αυτό εξωτερικές δυνάμεις, δηλαδή δεν υπάρχει EMF.

???
1. Γιατί το ηλεκτρικό πεδίο των φορτισμένων σωματιδίων (πεδίο Coulomb) δεν μπορεί να διατηρήσει σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα;
2. Ποιες δυνάμεις ονομάζονται συνήθως τρίτες;
3. Τι ονομάζεται ηλεκτροκινητική δύναμη;

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Φυσική τάξη 10

Ηλεκτρονική βιβλιοθήκη με σχολικά βιβλία και βιβλία φυσικής, σχέδια μαθημάτων σε όλα τα μαθήματα, εργασίες στη φυσική για τη 10η τάξη

Εάν έχετε διορθώσεις ή προτάσεις για αυτό το μάθημα,

EMF. Αριθμητικά, η ηλεκτροκινητική δύναμη μετριέται από το έργο που εκτελείται από μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη μεταφορά ενός μόνο θετικού φορτίου σε ένα κλειστό κύκλωμα. Εάν η πηγή ενέργειας, κάνει δουλειά ΕΝΑ, παρέχει μεταφορά σε όλο το κλειστό κύκλωμα φόρτισης q, τότε η ηλεκτροκινητική του δύναμη ( μι) θα είναι ίσο με

Η μονάδα SI για την ηλεκτροκινητική δύναμη είναι το βολτ (v). Μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας έχει emf 1 volt εάν, όταν κινείται σε ολόκληρο το κλειστό κύκλωμα φορτίου 1 κουλόμπ, γίνεται εργασία ίση με 1 joule. Η φυσική φύση των ηλεκτροκινητικών δυνάμεων σε διαφορετικές πηγές είναι πολύ διαφορετική.

αυτοεπαγωγή- η εμφάνιση επαγωγής EMF σε ένα κλειστό αγώγιμο κύκλωμα όταν αλλάζει το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα. Όταν αλλάξει το ρεύμα Εγώστο κύκλωμα αλλάζει και η μαγνητική ροή αναλογικά σιμέσω της επιφάνειας που οριοθετείται από αυτό το περίγραμμα. Μια αλλαγή σε αυτή τη μαγνητική ροή, λόγω του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, οδηγεί στη διέγερση ενός επαγωγικού emf σε αυτό το κύκλωμα μι. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αυτοεπαγωγή.

Η έννοια σχετίζεται με την έννοια της αμοιβαίας επαγωγής, αποτελώντας την ειδική περίπτωση της.

Εξουσία. Ισχύς είναι η εργασία που γίνεται ανά μονάδα χρόνου Ισχύς είναι η εργασία που γίνεται ανά μονάδα χρόνου, δηλαδή η μεταφορά φορτίου στο el. το κύκλωμα ή σε ένα κλειστό κύκλωμα ξοδεύει ενέργεια, η οποία είναι ίση με A \u003d U * Q, καθώς η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας είναι ίση με το γινόμενο της τρέχουσας ισχύος, τότε Q \u003d I * t, προκύπτει ότι A \u003d U * I * t. P=A/t=U*Q/t=U*I=I*t*R=P=U*I(I)

Τύπος ισορροπίας ισχύος 1W=1000mV, 1kW=1000V, Pr=Pp+Po. Pr-generator power (EMF)

Pr=E*I, Pp=I*U χρήσιμη ισχύς, δηλαδή ισχύς που καταναλώνεται χωρίς απώλεια. Po=I^2*R-έχασε την ισχύ. Για να λειτουργήσει το κύκλωμα, είναι απαραίτητο να διατηρείται ισορροπία ισχύος στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

12.Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος.

Η ισχύς του ρεύματος σε ένα τμήμα κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογη με την τάση στα άκρα αυτού του αγωγού και αντιστρόφως ανάλογη με την αντίστασή του:
I=U/R;

1)U=I*R, 2)R=U/R

13.Ο νόμος του Ohm για ένα πλήρες κύκλωμα.

Η ισχύς του ρεύματος στο κύκλωμα είναι ανάλογη με το EMF που ενεργεί στο κύκλωμα και αντιστρόφως ανάλογη με το άθροισμα των αντιστάσεων του κυκλώματος και της εσωτερικής αντίστασης της πηγής.

EMF της πηγής τάσης (V), - ρεύμα στο κύκλωμα (A), - αντίσταση όλων των εξωτερικών στοιχείων του κυκλώματος (Ohm), - εσωτερική αντίσταση της πηγής τάσης (Ohm) .1) E \u003d I (R + r)? 2)R+r=E/I

14.Σειρά, παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων, ισοδύναμη αντίσταση. Κατανομή ρευμάτων και τάσης.

Όταν συνδέεται σε σειρά αρκετές αντιστάσειςτέλος του πρώτου αντίστασησυνδέεται με την αρχή του δεύτερου, το τέλος του δεύτερου - στην αρχή του τρίτου κ.λπ. Με μια τέτοια σύνδεσηδιέρχεται από όλα τα στοιχεία του κυκλώματος σειράς
το ίδιο ρεύμα Ι.

Ue=U1+U2+U3.Επομένως, η τάση U στους ακροδέκτες της πηγής είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων σε κάθε μία από τις αντιστάσεις που συνδέονται σε σειρά.

Re=R1+R2+R3, Ie=I1=I2=I3, Ue=U1+U2+U3.

Όταν συνδέεται σε σειρά, η αντίσταση του κυκλώματος αυξάνεται.

Παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων.Μια παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων είναι μια τέτοια σύνδεση στην οποία οι αρχές των αντιστάσεων συνδέονται σε έναν ακροδέκτη της πηγής και τα άκρα στον άλλο ακροδέκτη.

Η συνολική αντίσταση των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα καθορίζεται από τον τύπο

Η συνολική αντίσταση των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα είναι πάντα μικρότερη από τη μικρότερη αντίσταση που περιλαμβάνεται σε αυτή τη σύνδεση.

όταν οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα, οι τάσεις σε αυτές είναι ίσες μεταξύ τους. Ue=U1=U2=U3Το ρεύμα I ρέει στο κύκλωμα και τα ρεύματα I 1, I 2, I 3 ρέουν έξω από αυτό. Εφόσον τα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία δεν συσσωρεύονται σε ένα σημείο, είναι προφανές ότι το συνολικό φορτίο που ρέει στο σημείο διακλάδωσης είναι ίσο με το συνολικό φορτίο που ρέει μακριά από αυτό: Δηλ=Ι1+Ι2+Ι3Επομένως, η τρίτη ιδιότητα μιας παράλληλης σύνδεσης μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: Το μέγεθος του ρεύματος στο μη διακλαδισμένο τμήμα του κυκλώματος είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων στους παράλληλους κλάδους.Για δύο παράλληλες αντιστάσεις: