Така изд. Каква е електродвижещата сила едс. Определение и физическо значение

В средата учебна годинамного ученинеобходима формула за емф за различни изчисления. Експериментите, свързани с, също се нуждаят от информация за електродвижещата сила. Но за начинаещите не е толкова лесно да разберат какво е това.

Формулата за намиране на емф

Нека първо се заемем с определението. Какво означава това съкращение?

EMF или електродвижеща сила е параметър, характеризиращ работата на всякакви сили от неелектрически характер, действащи във вериги, където силата на тока, както постоянна, така и променлива, е еднаква по цялата дължина. В свързана проводима верига ЕМП се приравнява на работата на тези сили при преместване на един положителен (положителен) заряд по цялата верига.

Фигурата по-долу показва формулата за емф.

Ast - означава работата на външните сили в джаули.

q е пренесеният заряд в кулони.

Сили на трети страни- това са силите, които извършват разделянето на зарядите в източника и в резултат на това образуват потенциална разлика на неговите полюси.

За тази сила мерната единица е волт. Във формулите се обозначава с буквата « Е".

Само в момента на отсъствие на ток в батерията електродвижещото si-a ще бъде равно на напрежението на полюсите.

EMF индукция:

ЕМП на индукция във верига имащанобръща се:

При движение:

Електродвижеща сила индукция във верига, въртяща се в магнитно поле със скоростw:

Таблица със стойности

Просто обяснение на електродвижещата сила

Да предположим, че в нашето село има водна кула. Напълва се изцяло с вода. Да си представим, че това е обикновена батерия. Кулата е батерия!

Цялата вода ще окаже голям натиск върху дъното на нашата кула. Но тя ще бъде силна само когато тази структура е напълно запълнена с Н2О.

В резултат на това, колкото по-малко вода, толкова по-слабо ще бъде налягането и налягането на струята ще бъде по-малко. Отваряйки крана, отбелязваме, че всяка минута обхватът на струята ще намалява.

Като резултат:

Опънът е силата, с която водата притиска дъното. Това е натиск.
Нулево напрежение е дъното на кулата.

Батерията е същата.

На първо място, свързваме източник на енергия към веригата. И съответно го затваряме. Например, поставете батерия в фенерче и го включете. Първоначално имайте предвид, че устройството свети ярко. След известно време яркостта му ще намалее значително. Тоест, електродвижещата сила е намаляла (изтекла в сравнение с водата в кулата).

Ако вземем водна кула като пример, тогава ЕМП е помпа, която постоянно изпомпва вода в кулата. И никога не свършва дотук.

ЕМП на галваничен елемент - формула

Електродвижещата сила на батерията може да се изчисли по два начина:

Извършете изчислението, като използвате уравнението на Нернст. Ще бъде необходимо да се изчислят електродните потенциали на всеки електрод, включен в GE. След това изчислете EMF, като използвате формулата.
Изчислете EMF, като използвате формулата на Nernst за общия ток, генериращ реакцията, която възниква по време на работата на GE.

Така, въоръжени с тези формули, ще бъде по-лесно да се изчисли електродвижещата сила на батерията.

Къде се използват различни видове ЕМП?

Пиезоелектрикът се използва, когато материалът се разтяга или компресира. С негова помощ се изработват кварцови генератори на енергия и различни сензори.
Химикалът се използва в батериите.
Индукцията се появява в момента на пресичане на проводника магнитно поле. Неговите свойства се използват в трансформатори, електродвигатели, генератори.
Термоелектрикът се образува в момента на нагряване на контакти на различни видове метали. Намира приложение в хладилни агрегати и термодвойки.
Фотоелектрикът се използва за производство на фотоволтаични клетки.

Електродвижеща сила (ЕМП)- в устройство, което извършва принудително разделяне на положителни и отрицателни заряди (генератор), се измерва във волтове стойност, числено равна на потенциалната разлика между клемите на генератора при липса на ток в неговата верига.

Източници на електромагнитна енергия (генератори)- устройства, които преобразуват всякаква неелектрическа енергия в електрическа енергия. Такива източници са например:

генератори в електроцентрали (топлинни, вятърни, атомни, водноелектрически централи), които преобразуват механичната енергия в електрическа енергия;

галванични клетки (батерии) и акумулатори от всякакъв вид, преобразуващи химическата енергия в електрическа и др.

EMF е числено равна на работата, която външните сили извършват, когато преместват единица положителен заряд вътре в източника или самия източник, провеждайки единица положителен заряд през затворена верига.

Електродвижещата сила EMF E е скаларна величина, която характеризира способността на външно поле и индуцирано електрическо поле да индуцират електрически ток. EMF E е числено равна на работата (енергия) W в джаули (J), изразходвана от това поле за преместване на единица заряд (1 C) от една точка на полето в друга.

Мерната единица за ЕМП е волт (V). Така ЕМП е равна на 1 V, ако при преместване на заряд от 1 C по затворена верига се извършва работа от 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Движението на зарядите около обекта е съпроводено с разход на енергия.

Стойността, числено равна на работата, извършена от източника, провеждащ единичен положителен заряд през даден участък от веригата, се нарича напрежение U. Тъй като веригата се състои от външни и вътрешни секции, концепциите за напрежения във външния Uin и вътрешния Разграничават се увт секции.

От казаното е очевидно, че ЕМП на източника е равна на сумата от напреженията на външните U и вътрешните U секции на веригата:

E \u003d Uvsh + Uvt.

Тази формула изразява закона за запазване на енергията за електрическа верига.

Възможно е да се измерват напрежения в различни части на веригата само когато веригата е затворена. EMF се измерва между клемите на източника с отворена верига.

Посоката на ЕМП е посоката на принудителното движение на положителните заряди вътре в генератора от минус към плюс под действие на природа, различна от електрическа.

Вътрешното съпротивление на генератора е съпротивлението на конструктивните елементи вътре в него.

Идеален източник на ЕМП- генератор, който е равен на нула и напрежението на клемите му не зависи от товара. Мощността на един идеален източник на ЕМП е безкрайна.

Условно изображение (електрическа верига) на идеален генератор на ЕМП със стойност E показано на фиг. 1, а.

Истински източник на ЕМП, за разлика от идеалния, съдържа вътрешно съпротивление Ri и напрежението му зависи от товара (фиг. 1., б), а мощността на източника е ограничена. Електрическата верига на реален генератор на ЕМП е последователно свързване на идеален генератор на ЕМП E и неговото вътрешно съпротивление Ri.

На практика, за да се доближи режимът на работа на реален генератор на ЕМП до идеалния режим на работа, те се опитват да направят вътрешното съпротивление на реален генератор Ri възможно най-малко, а съпротивлението на натоварване Rn трябва да бъде свързано със стойност най-малко 10 пъти стойността на вътрешното съпротивление на генератора , т.е. условие трябва да бъде изпълнено: Rn >> Ri

За да може изходното напрежение на истински генератор на ЕМП да не зависи от товара, то се стабилизира с помощта на специални електронни схеми за стабилизиране на напрежението.

Тъй като вътрешното съпротивление на истински генератор на ЕМП не може да бъде направено безкрайно малко, то се свежда до минимум и се изпълнява като стандарт за възможността за последователно свързване на консуматори на енергия към него. В радиотехниката стандартният изходен импеданс на генераторите на ЕМП е 50 ома (промишлен стандарт) и 75 ома (домакински стандарт).

Например всички телевизионни приемници имат входен импеданс 75 ома и са свързани към антените с коаксиален кабел с точно такъв вълнов импеданс.

За да се доближат до идеалните генератори на ЕМП, източниците на захранващо напрежение, използвани във всички промишлени и битови радиоелектронни съоръжения, се извършват с помощта на специални електронни схеми за стабилизиране на изходното напрежение, които ви позволяват да поддържате почти постоянно изходно напрежение на източника на захранване в даден диапазон от консумирани токове от източника на ЕМП (понякога се нарича източник на напрежение).

В електрическите вериги източниците на ЕМП са изобразени, както следва: E - източник на постоянна ЕМП, e (t) - източник на хармонична (променлива) ЕМП под формата на функция на времето.

Електродвижещата сила E на батерия от еднакви клетки, свързани последователно, е равна на електродвижещата сила на една клетка E, умножена по броя на клетките n на батерията: E = nE.

Електродвижещата сила, в хората на ЕМП, както и напрежението се измерва във волтове, но е от съвсем различно естество.

EMF по отношение на хидравликата

Мисля, че вече сте запознати с водната кула от последната статия за

Да приемем, че кулата е напълно пълна с вода. Пробихме дупка в дъното на кулата и изрязахме тръба в нея, през която водата тече към къщата ви.

Съседът искаше да полее краставиците, ти реши да миеш колата, майката пусна прането и готово! Потокът от вода ставаше все по-малък и скоро напълно пресъхна ... Какво се случи? Кулата остана без вода...

Времето за изпразване на кулата зависи от капацитета на самата кула, както и от това колко потребители ще използват водата.

Същото може да се каже и за кондензатора на радио елемента:

Да кажем, че го заредихме от 1,5 волта батерия и се зареди. Нека начертаем зареден кондензатор така:

Но веднага щом свържем товар към него (нека светодиодът е товарът), като затворим клавиша S, в първите части от секундата светодиодът ще свети ярко и след това ще избледнее тихо ... и докато изгасне напълно . Времето за изгасване на светодиода ще зависи от капацитета на кондензатора, както и от това какъв товар прикрепяме към заредения кондензатор.

Както казах, това е равносилно на обикновена пълна кула и потребители, които използват вода.

Но защо тогава нашите кули никога не остават без вода? Да, защото работи. водоснабдителна помпа! Тази помпа откъде черпи вода? От кладенец, който е пробит за извличане на подземни води. Понякога се нарича още артезианска.

Веднага след като кулата се напълни напълно с вода, помпата се изключва. В нашите водни кули помпата винаги поддържа максимално ниво на водата.

И така, нека си припомним какво е стрес? По аналогия с хидравликата това е нивото на водата във водната кула. Пълна кула е максималното ниво на водата, което означава максимално напрежение. Няма вода в кулата - нулево напрежение.

ЕМП на електрически ток

Както си спомняте от предишни статии, водните молекули са „електрони“. За появата електрически ток, електроните трябва да се движат в една и съща посока. Но за да се движат в една посока, трябва да има напрежение и някакво натоварване. Тоест водата в кулата е напрежение, а хората, които харчат вода за своите нужди, са бреме, тъй като създават воден поток от тръба, разположена в подножието на кулата. А потокът не е нищо друго освен силата на течението.

Трябва да се спазва и условието водата винаги да е на максимално ниво, независимо от това колко хора я харчат едновременно за нуждите си, в противен случай кулата ще бъде празна. За водна кула този животоспасяващ инструмент е водна помпа. Ами електрическият ток?

За електрически ток трябва да има някаква сила, която да тласка електроните в една посока за дълго време. Тоест тази сила трябва да движи електроните! Електродвижеща сила!Да точно! ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩА СИЛА! Можете да го наречете съкратено EMF - делектро движдайки СЪСтиня. Измерва се във волтове, като напрежението, и се обозначава главно с буквата д.

Това означава ли, че и нашите батерии имат такава „помпа“? Има и би било по-правилно да го наречем „електронна помпа“). Но, разбира се, никой не казва това. Просто казват - ЕМП. Чудя се къде се крие тази помпа в акумулатора? Това е просто електрохимична реакция, поради която "нивото на водата" в батерията се поддържа, но след това, въпреки това, тази помпа се износва и напрежението в батерията започва да пада, защото "помпата" няма време да помпа вода. Накрая напълно се поврежда и напрежението на батерията пада почти до нула.

Реален източник на ЕМП

Източникът на електрическа енергия е източник на ЕМП с вътрешно съпротивление R вътр. Може да е всякакъв химически елементизахранващи устройства като батерии и акумулатори

Тяхната вътрешна структура по отношение на ЕМП изглежда така:

Където де ЕМП и R вътре вътрешното съпротивление на батерията

И така, какви изводи могат да се направят от това?

Ако към батерията не се прилепи товар, като например лампа с нажежаема жичка и т.н., тогава в резултат силата на тока в такава верига ще бъде нула. Една опростена диаграма би била:

Но ако въпреки това прикрепим крушка с нажежаема жичка към нашата батерия, тогава нашата верига ще се затвори и ток ще тече във веригата:

Ако начертаете графика на зависимостта на силата в текущата верига от напрежението на батерията, тогава тя ще изглежда така:

Какъв е изводът? За да измерим ЕМП на батерия, просто трябва да вземем добър мултицет с високо входно съпротивление и да измерим напрежението на клемите на батерията.

Идеален източник на ЕМП

Да кажем, че нашата батерия има нулево вътрешно съпротивление, тогава се оказва, че R ext \u003d 0.

Лесно е да се досетите, че в този случай спадът на напрежението при нулево съпротивление също ще бъде нула. В резултат нашата графика ще изглежда така:

В резултат на това получихме само източник на ЕМП. Следователно източникът на ЕМП е идеален източник на енергия, при който напрежението на клемите не зависи от силата на тока във веригата. Тоест, без значение какъв товар бихме прикрепили към такъв източник на ЕМП, в нашия случай той все още ще даде необходимото напрежение без усвояване. Самият източник на ЕМП е обозначен, както следва:

На практика няма идеален източник на емф.

Видове ЕМП

– електрохимичен(ЕМП на батерии и акумулатори)

– фотоелектричен ефект(получаване на електрически ток от слънчева енергия)

– индукция(генератори на принципа на електромагнитната индукция)

– Ефект на Seebeck или термоЕМП(появата на електрически ток в затворена верига, състояща се от последователно свързани разнородни проводници, контактите между които са на различни температури)

– пиезоемф(получаване на EMF от )

Резюме

ЕМП е неелектрическа сила, която предизвиква протичане на електрически ток във верига.

истинскиИзточникът на ЕМП има вътрешно съпротивление в себе си. идеаленВътрешното съпротивление на източника на ЕМП е нула.

Идеалният източник на ЕМП винаги има постоянна стойност на напрежението на своите клеми, независимо от натоварването във веригата.

Съдържание:

Когато се роди понятието „електрон“, хората веднага го асоциираха с определена работа. Електрон е гръцки за кехлибар. Фактът, че гърците, за да намерят този безполезен, като цяло магически камък, трябваше да пътуват доста далеч на север - такива усилия тук като цяло не се броят. Но си струваше да свършите малко работа - като разтриете камъче върху суха вълнена кърпа с ръце - и то придоби нови свойства. Всички го знаеха. Да се търкат точно така, в името на чисто незаинтересован интерес, за да наблюдават как сега малки отломки започват да се привличат към „електрона“: прахови частици, косми, нишки, пера. В бъдеще, когато се появи цял клас явления, по-късно обединени в понятието "електричество", работата, която трябва да се изразходва безотказно, не даваше мира на хората. Тъй като трябва да го похарчите, за да получите трик с прахови частици, това означава, че би било хубаво по някакъв начин да запазите тази работа, да я натрупате и след това да си я върнете.

Така от все по-сложни трикове с различни материали и философски разсъждения те се научиха да събират тази магическа сила в буркан. И след това го направете така, че постепенно да се освобождава от буркана, предизвиквайки действия, които вече могат да бъдат усетени и много скоро измерени. И те го измериха толкова изобретателно, разполагайки само с няколко копринени топки или пръчици и пружинни торсионни везни, че дори сега съвсем сериозно използваме всички същите формули за изчисляване на електрически вериги, които сега са проникнали по цялата планета, безкрайно сложни, в сравнение с тези първи устройства..

И името на този могъщ джин, седнал в буркан, все още съдържа насладата на старите откриватели: „Електродвижеща сила“. Но тази сила изобщо не е електрическа. Напротив, чужда ужасна сила, принуждаваща електрически зарядисе движат „против волята си“, тоест преодолявайки взаимното отблъскване, и се събират някъде от едната страна. Това води до потенциална разлика. Може да се използва и чрез стартиране на заряди по различен начин. Където те "не се пазят" от този ужасен ЕМП. И по този начин да принуди да свърши някаква работа.

Принцип на действие

ЕМП е сила от много различно естество, въпреки че се измерва във волтове:

химически. Произлиза от процесите на химическо заместване на йони на едни метали с йони на други (по-активни). В резултат на това се образуват допълнителни електрони, които се стремят да "избягат" на ръба на най-близкия проводник. Този процес може да бъде обратим или необратим. Реверсивни - на батерии. Те могат да бъдат заредени чрез връщане на заредените йони обратно в разтвора, което го прави по-киселинен, например (в киселинни батерии). Киселинността на електролита е причината за ЕМП на батерията, тя работи непрекъснато, докато разтворът стане абсолютно химически неутрален.

Магнитодинамичен. Възниква, когато проводник, ориентиран по някакъв начин в пространството, е изложен на променящо се магнитно поле. Или от магнит, движещ се спрямо проводник, или от движението на проводник спрямо магнитно поле. Електроните в този случай също са склонни да се движат в проводника, което им позволява да бъдат уловени и поставени върху изходните контакти на устройството, създавайки потенциална разлика.

електромагнитни. Създава се променливо магнитно поле в магнитния материал чрез променливо електрическо напрежение на първичната намотка. Във вторичната намотка се извършва движение на електрони и следователно напрежението е пропорционално на напрежението в първичната намотка. Символът EMF може да се използва за обозначаване на трансформатори в еквивалентни заместващи вериги.

Фотоволтаични. Светлината, падаща върху някои проводими материали, е в състояние да избие електрони, тоест да ги освободи. Създава се излишък от тези частици, поради което излишните се изтласкват към един от електродите (анод). Има напрежение, което може да генерира електрически ток. Такива устройства се наричат фотоклетки. Първоначално са изобретени вакуумни фотоклетки, в които електродите са монтирани в колба с вакуум. В този случай електроните бяха изтласкани от металната плоча (катод) и уловени от друг електрод (анод). Такива фотоклетки са намерили приложение в светлинни сензори. С изобретяването на по-практичните полупроводникови фотоклетки стана възможно да се създадат мощни батерии от тях, за да се генерира значително напрежение чрез сумиране на електродвижещата сила на всяка от тях.

Термоелектрически. Ако два различни метала или полупроводника са запоени в една точка и след това се доставя топлина до тази точка, например свещи, тогава в противоположните краища на двойка метали (термодвойки) има разлика в плътността на електронния газ . Тази разлика може да се натрупа, ако термодвойките са свързани последователно, подобно на свързването на галванични клетки в батерия или отделни фотоволтаични клетки в слънчева батерия. ThermoEMF се използва в много точни температурни сензори. Това явление е свързано с няколко ефекта (Пелтие, Томсън, Зеебек), които са успешно изследвани. Факт е, че топлината може директно да се преобразува в електродвижеща сила, т.е. напрежение.

електростатичен. Такива източници на ЕМП са изобретени почти едновременно с галваничните клетки или дори по-рано (ако приемем, че триенето на кехлибар с коприна е нормално производство на ЕМП). Те се наричат още електрофорни машини или, по името на изобретателя, генератори на Wimshurst. Въпреки че Wimshurst създаде ясно техническо решение, което позволява отстраненият потенциал да се натрупа в Лайден буркан - първият кондензатор (освен това с добър капацитет). Първата електрофорна машина може да се счита за огромна топка от сяра, монтирана на ос, апаратът на магдебургския бургомистър Ото фон Герике в средата на 17 век. Принципът на действие е триене на материали, които лесно се наелектризират от триене. Вярно, напредъкът на фон Герике може да се нарече, както се казва, движен от мързел, когато няма желание да се търка кехлибар или нещо друго на ръка. Въпреки че, разбира се, този любознателен политик от нещо, но фантазията и дейността не трябваше да бъдат заети. Нека си припомним поне добре познатия му опит с два низа магарета (или мулета), които разкъсват една топка без въздух с веригите на две полусфери.

Електризацията, както първоначално се предполагаше, идва именно от „триене“, тоест чрез триене на кехлибар с парцал ние „откъсваме“ електрони от повърхността му. Проучванията обаче показват, че това не е толкова просто. Оказва се, че на повърхността на диелектриците винаги има нередности в заряда и йони от въздуха се привличат към тези неравности. Образува се такава въздушно-йонна обвивка, която увреждаме чрез триене на повърхността.

Термионен. Когато металите се нагряват, от повърхността им се отделят електрони. Във вакуум те достигат до друг електрод и индуцират там отрицателен потенциал. Много обещаваща посока в момента. Фигурата показва схема за защита на хиперзвуков самолет от прегряване на частите на тялото от насрещен въздушен поток, а термоелектроните, излъчени от катода (който след това се охлажда - едновременното действие на ефектите на Пелтие и / или Томсън) достигат до анода, предизвиквайки заряд върху него. Зарядът, или по-скоро напрежението, което е равно на получената ЕМП, може да се използва във веригата на потребление вътре в устройството.

1 - катод, 2 - анод, 3, 4 - катодни и анодни кранове, 5 - консуматор

Пиезоелектричен. Много кристални диелектрици, когато изпитват механичен натиск върху себе си във всяка посока, реагират на него, като предизвикват потенциална разлика между техните повърхности. Тази разлика зависи от приложеното налягане и следователно вече се използва в сензорите за налягане. Пиезоелектрическите газови запалки не изискват друг източник на енергия - просто натискане на бутон с пръст. Известни са опити за създаване на пиезоелектрическа система за запалване в превозни средства, базирана на пиезокерамика, получаваща натиск от система от гърбици, свързани с главния вал на двигателя. "Добрите" пиезоелектрици - при които пропорционалността на ЕМП спрямо налягането е много точна - са много твърди (например кварц), почти не се деформират при механично налягане.

Продължителното излагане на натиск върху тях обаче води до тяхното унищожаване. В природата дебелите скални слоеве също са пиезоелектрични, налягането на земните слоеве предизвиква огромни заряди върху техните повърхности, което поражда титанични бури и гръмотевични бури в дълбините на земята. Но не всичко е толкова ужасно, вече са разработени еластични пиезоелектрици и дори вече е започнало производството на продукти на тяхна основа (и на базата на нанотехнологии) за продажба.

Фактът, че мерната единица на ЕМП е единицата за електрическо напрежение, е разбираем. Тъй като най-разнообразните механизми, които създават електродвижещата сила на източника на ток, всички преобразуват своите видове енергия в движение и натрупване на електрони и това в крайна сметка води до появата на такова напрежение.

Ток, произтичащ от ЕМП

Електродвижещата сила на източника на ток е движещата сила, която електроните от него започват да се движат, ако са затворени електрическа верига. ЕМП ги принуждава да правят това, използвайки своята неелектрическа „половина“ от природата, която в крайна сметка не зависи от половината, свързана с електроните. Тъй като се смята, че токът във веригата протича от плюс към минус (такава посока е определена, преди всички да знаят, че електронът е отрицателна частица), тогава вътре в устройството с ЕМП токът прави окончателното движение - от минус към плюс. И винаги рисуват на знака ЕМП, където е насочена стрелката - +. Само в двата случая - както вътре в ЕМП на източника на ток, така и извън, тоест в консумиращата верига - имаме работа с електрически ток с всичките му задължителни свойства. В проводниците токът среща тяхното съпротивление. И тук, в първата половина на цикъла, имаме съпротивлението на натоварване, във второто, вътрешно, - съпротивлението на източника или вътрешното съпротивление.

Вътрешният процес не работи моментално (макар и много бързо), а с определена интензивност. Той върши работата по доставяне на такси от минус към плюс и това също среща съпротива ...

Съпротивата е два вида.

Вътрешното съпротивление работи срещу силите, разделящи зарядите, то има природа, "близка" до тези разделящи сили. Поне с тях работи в един механизъм. Например, киселина, която отнема кислород от оловен диоксид и го замества с SO 4 - йони, определено изпитва известна химическа устойчивост. И това просто се проявява като работа на вътрешното съпротивление на батерията.
Когато външната (изходна) половина на веригата не е затворена, появата на все повече и повече електрони на един от полюсите (и намаляването им от другия полюс) причинява увеличаване на напрежението електростатично полена полюсите на батерията и увеличаване на отблъскването между електроните. Това позволява на системата да „не се обърква“ и да спре при определено състояние на насищане. Няма повече електрони от батерията да се извеждат навън. И външно изглежда като наличието на постоянно електрическо напрежение между клемите на батерията, което се нарича U xx, напрежението на отворена верига. И е числено равно на ЕМП - електродвижеща сила. Следователно мерната единица за EMF е волт (в системата SI).

Но ако свържете само товар от проводници с ненулево съпротивление към батерията, тогава веднага ще тече ток, чиято сила се определя от закона на Ом.

Изглежда, че е възможно да се измери вътрешното съпротивление на източника на ЕМП. Струва си да включите амперметър във веригата и да шунтирате (късо) външното съпротивление. Въпреки това, вътрешното съпротивление е толкова ниско, че батерията ще започне да се разрежда катастрофално, генерирайки огромно количество топлина, както върху външните проводници на късо, така и във вътрешното пространство на източника.

Можете обаче да го направите по различен начин:

Измерете E (помнете, напрежението на отворена верига, мерната единица е волт).
Свържете някакъв резистор като товар и измерете спада на напрежението върху него. Изчислете тока I 1 .
Можете да изчислите стойността на вътрешното съпротивление на източника на ЕМП, като използвате израза за r

Обикновено способността на батерията да произвежда електричество се измерва с нейния енергиен "капацитет" в амперчасове. Но би било интересно да се види какъв максимален ток може да генерира. Въпреки факта, че може би електродвижещата сила на източника на ток ще го накара да избухне. Тъй като идеята да се организира късо съединение върху него не изглеждаше много примамлива, тази стойност може да се изчисли чисто теоретично. ЕМП е равна на U xx. Просто трябва да начертаете графика на спада на напрежението през резистора спрямо тока (и следователно съпротивлението на натоварване) до точката, където съпротивлението на натоварване ще бъде нула. Това е смисълът азkz, пресечна точка на червената линия с координатната линия аз , при което напрежението U е станало нула, а цялото напрежение E на източника ще падне върху вътрешното съпротивление.

Често на пръв поглед прости основни понятия не винаги могат да бъдат разбрани без примери и аналогии. Какво представлява електродвижещата сила и как работи тя, може да си представим само като разгледаме многото й проявления. И си струва да разгледаме дефиницията на ЕМП, тъй като е дадена от солидни източници чрез умни академични думи - и да започнем отначало: електродвижещата сила на източника на ток. Или просто отпечатайте на стената със златни букви:

Нека разберем каква стойност е основната характеристика на източника на ток. Всеки източник на ток има два полюса: положителен и отрицателен. За да има тези полюси е необходимо вътре в него на единия полюс да се съберат свободни положителни заряди, а на другия отрицателни заряди. За да направите това, трябва да свършите работа. Тази работа не може да бъде извършена от електростатични сили, тъй като различни заряди се привличат и те трябва да бъдат разделени. Работата по натрупването на заряди се извършва не от електростатични сили, а от трети страни. Естеството на последното може да бъде различно. Например в генераторите на електрически ток разделянето на зарядите се извършва от силите на магнитното поле, в батериите и галваничните клетки - от химическите. Изследването на източниците на ток показва, че съотношението на работата на външна сила към заряда, натрупан на полюса за даден източник на ток, е постоянна стойност и се нарича електродвижеща сила на източника на ток:

Електродвижеща сила на източник на ток

Скаларната стойност, която е характеристика на източника на ток и се измерва чрез работата, извършена от външна сила вътре в него чрез натрупване на 1 k заряд на всеки полюс, се нарича електродвижеща сила на източника на ток.Зареждане 1 към, натрупан на полюса на източника на ток, има потенциална електрическа енергия, числено равна на e. д.с. източник.

единица e. д.с.

Нека измерим e. д.с. източник на ток. Свързваме волтметър към демонстрационната галванична клетка (фиг. 75, а) *. Чрез промяна на относителното положение на електродите в електролита, както и количеството на тяхното потапяне в електролита, виждаме, че показанията на волтметъра ( 1,02 инча) не се променят. E. d. s. не зависи от размера на източника на ток. Зависи само от природата на външните сили, причиняващи натрупването на заряди на полюсите. Всеки източник на ток има свой собствен e. д.с.

* (С такова замръзване, д.с. показанието на волтметъра ще бъде малко по-малко от стойността на e. д.с. Колкото по-голямо е съпротивлението на бобината на волтметъра в сравнение с вътрешното съпротивление на източника, толкова по-малка ще бъде тази разлика, която се наблюдава в описания експеримент.)

Когато електрическата верига е затворена, източникът на ток образува неподвижно електрическо поле в проводниците и му предава енергията, натрупана от зарядите на полюсите му. Благодарение на тази енергия стационарното поле извършва работа за образуване на ток, като му предава своята енергия, която потребителят на ток преобразува в други видове енергия.

Вътрешната част на веригата, която съставлява източника на ток, като всеки проводник, има съпротивление; нарича се вътрешно съпротивление на източника на ток r. За генератор на ток вътрешното съпротивление е съпротивлението на намотката на котвата, за химически източнициелектролитна устойчивост.

Когато веригата е затворена, електрическото поле, движещо заряда 1 къмот точка А до точка Б по външната секция на веригата (фиг. 75, b), извършва работа, която е числено равна на напрежението U в тази секция. Достигайки полюс B, зарядът 1 къмтрябва да отиде във вътрешния участък на веригата и да се премести към полюс А. За да бъде отново на полюс А и да има същата енергия Е, както при напускане на точка А, външните сили на източника на ток трябва да вършат работа върху него, равна към работата, изразходвана за неговото движение по външната секция на веригата, която е числено равна на напрежението U в тази секция, плюс работата, изразходвана за преодоляване на вътрешното съпротивление r на източника. Последното е числено равно на напрежението u във вътрешната част на веригата. Следователно, e. д.с. източникът е числено равен на E \u003d U + u.Електродвижещата сила е числено равна на работата, която източникът на ток извършва чрез преместване на заряд от 1 k по веригата.

Измерваме напрежението на външните и вътрешните секции; вериги (фиг. 75, c) *. Волтметър А показва напрежението на външното съпротивление R, а волтметър В - на вътрешното; съпротивление r. Чрез промяна на стойността на съпротивлението на външната верига; забелязваме, че в този случай напрежението в секциите на веригата се променя (Таблица 4).

* (Сонди 1 и 2 са направени от дебела медна жица в PVC изолация, която е отрязана от страната, разположена към средата на съда. Сондите са в контакт с електродите с изолация.)

Виждаме, че сумата от напреженията на външната и вътрешната част на веригата е постоянна стойност (в границите на експерименталните грешки) и е равна на e. д.с. източник. Той показва количеството енергия, което източникът на ток може да прехвърли към електрическата верига, когато се движи през цялата зарядна верига 1 към.