Сонымен, ред. Электр қозғаушы күш ЭҚК дегеніміз не. Анықтамасы және физикалық мағынасы

Ортасында оқу жылыкөп ғалымдарәртүрлі есептеулер үшін қажетті эмф формуласы. Байланысты эксперименттерге электр қозғаушы күш туралы да ақпарат қажет. Бірақ жаңадан бастағандар үшін оның не екенін түсіну оңай емес.

ЭҚК табу формуласы

Алдымен анықтамамен айналысайық. Бұл аббревиатура нені білдіреді?

ЭҚК немесе электр қозғаушы күш – ток күші тікелей және ауыспалы ток күші бүкіл ұзындығы бойынша бірдей болатын тізбектерде жұмыс істейтін электрлік емес сипаттағы кез келген күштердің жұмысын сипаттайтын параметр. Қосылған өткізгіш контурда ЭҚК осы күштердің бүкіл контур бойымен бір оң (оң) зарядты жылжытудағы жұмысына теңестіріледі.

Төмендегі суретте emf формуласы көрсетілген.

Аст - Джоульдегі сыртқы күштердің жұмысын білдіреді.

q – кулонмен берілген заряд.

Үшінші тарап күштері- бұл көздегі зарядтардың бөлінуін жүзеге асыратын және нәтижесінде оның полюстерінде потенциалдар айырмасын құрайтын күштер.

Бұл күш үшін өлшем бірлігі болып табылады вольт. Ол формулаларда әріппен белгіленеді « Е».

Батареяда ток болмаған кезде ғана электромотор si-a полюстердегі кернеуге тең болады.

ЭҚК индукциясы:

Тізбектегі индукцияның ЭҚКНбұрылыстар:

Көлік жүргізу кезінде:

Электр қозғаушы күш магнит өрісінде жылдамдықпен айналатын контурдағы индукцияw:

Мәндер кестесі

Электр қозғаушы күштің қарапайым түсіндірмесі

Біздің ауылда су мұнарасы бар делік. Ол толығымен сумен толтырылған. Бұл кәдімгі батарея деп ойлаймыз. Мұнара - бұл батарея!

Барлық су біздің мұнараның түбіне үлкен қысым жасайды. Бірақ бұл құрылым толығымен H 2 O толтырылған кезде ғана күшті болады.

Нәтижесінде су аз болған сайын қысым әлсіз болады және ағынның қысымы аз болады. Кранды аша отырып, әр минут сайын реактивті диапазон қысқартылатынын ескереміз.

Болғандықтан:

Кернеу - судың түбін басқан күші. Яғни қысым.
Нөлдік кернеу - мұнараның түбі.

Батарея бірдей.

Ең алдымен, тізбекке энергия көзін қосамыз. Және соған сәйкес жабамыз. Мысалы, батареяны фонарьға салып, оны қосыңыз. Бастапқыда құрылғының жанып тұрғанын ескеріңіз. Біраз уақыттан кейін оның жарықтығы айтарлықтай төмендейді. Яғни, электр қозғаушы күш төмендеді (мұнарадағы сумен салыстырғанда ағып кетті).

Мысал ретінде су мұнарасын алатын болсақ, онда ЭҚК мұнараға үнемі су айдайтын сорғы. Және бұл ешқашан аяқталмайды.

Гальваникалық элементтің ЭҚК – формуласы

Аккумулятордың электр қозғаушы күшін екі жолмен есептеуге болады:

Нернст теңдеуін пайдаланып есептеуді орындаңыз. GE-ге кіретін әрбір электродтың электродтық потенциалдарын есептеу қажет болады. Содан кейін формуланы пайдаланып ЭҚК есептеңіз.
GE жұмысы кезінде пайда болатын реакцияны тудыратын жалпы ток үшін Нернст формуласын пайдаланып ЭҚК есептеңіз.

Осылайша, осы формулалармен қаруланған батареяның электр қозғаушы күшін есептеу оңайырақ болады.

ЭҚК әртүрлі түрлері қайда қолданылады?

Пьезоэлектрлік материалды созу немесе қысу кезінде қолданылады. Оның көмегімен кварцтық энергия генераторлары мен әртүрлі сенсорлар жасалады.
Батареяларда химиялық заттар қолданылады.
Өткізгіш кесіп өткен кезде индукция пайда болады магнит өрісі. Оның қасиеттері трансформаторларда, электр қозғалтқыштарында, генераторларда қолданылады.
Термоэлектрлік металдардың әртүрлі түрлерінің қыздыру контактілері сәтінде пайда болады. Ол тоңазытқыш қондырғылар мен термопарларда қолданылуын тапты.
Фотоэлектрлік фотоэлементтерді өндіру үшін қолданылады.

Электр қозғаушы күш (ЭМӨ)- оң және теріс зарядтарды мәжбүрлеп бөлуді жүзеге асыратын құрылғыда (генератор) оның тізбегінде ток болмаған кезде генератор терминалдары арасындағы потенциалдар айырмасына сандық тең мән Вольтпен өлшенеді.

Электромагниттік энергия көздері (генераторлар)- кез келген электрлік емес түрдегі энергияны электр энергиясына түрлендіретін құрылғылар. Мұндай көздер, мысалы:

механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіретін электр станцияларындағы генераторлар (жылу, жел, атом, су электр станциялары);

гальваникалық элементтер (батареялар) және химиялық энергияны электр энергиясына түрлендіретін барлық түрдегі аккумуляторлар және т.б.

ЭҚК сандық жағынан сыртқы күштердің бірлік оң зарядты көздің ішінде немесе көздің өзінде жылжытқанда, бірлік оң зарядты тұйық контур арқылы өткізгенде жасайтын жұмысқа тең.

Электр қозғаушы күш ЭҚК E сыртқы өріс пен индукцияланған электр өрісінің электр тогын индукциялау қабілетін сипаттайтын скаляр шама. ЭМӨ E сандық жағынан осы өріс жұмсаған джоульдегі (Дж) W жұмысына (энергиясына) тең. заряд бірлігін (1 С) өрістің бір нүктесінен екінші нүктесіне жылжыту.

ЭҚК өлшем бірлігі вольт (V) болып табылады. Сонымен, ЭҚК 1 В тең болады, егер 1 С зарядты тұйық контур бойымен жылжытқанда 1 Дж жұмыс орындалса: [Е] = I Дж / 1 С = 1 В.

Сайттың айналасында зарядтардың қозғалысы энергияның жұмсалуымен бірге жүреді.

Тізбектің берілген қимасы арқылы бір оң зарядты өткізетін көздің атқаратын жұмысына сан жағынан тең шама кернеу U деп аталады. Тізбек сыртқы және ішкі бөлімдерден тұратындықтан, сыртқы Uin және ішкі кернеулер туралы түсініктер. Uvt бөлімдері ерекшеленеді.

Айтылғандарынан-ақ бұл анық Көздің ЭҚК тізбектің сыртқы U және ішкі U бөлімдеріндегі кернеулердің қосындысына тең:

E \u003d Увш + Увт.

Бұл формула электр тізбегі үшін энергияның сақталу заңын көрсетеді.

Тізбек жабылған кезде ғана тізбектің әртүрлі бөліктеріндегі кернеулерді өлшеуге болады. ЭҚК ашық контуры бар бастапқы терминалдар арасында өлшенеді.

ЭҚК бағыты - электрлік емес табиғаттың әсерінен генератордың ішіндегі оң зарядтардың минустан плюске дейін күштеп қозғалу бағыты.

Генератордың ішкі кедергісі оның ішіндегі құрылымдық элементтердің кедергісі болып табылады.

Идеал ЭҚК көзі- генератор, ол нөлге тең және оның терминалдарындағы кернеу жүктемеге байланысты емес. Идеал ЭҚК көзінің қуаты шексіз.

Е мәні бар идеалды ЭҚК генераторының шартты бейнесі (электр тізбегі). суретте көрсетілген. 1, а.

Нақты ЭҚК көзінің идеалдан айырмашылығы, ішкі кедергісі Ri бар және оның кернеуі жүктемеге байланысты (1., б-сурет), ал көздің қуаты шекті. Нақты ЭҚК генераторының электр тізбегі идеалды ЭҚК генераторының E және оның ішкі кедергісі Ri тізбектей жалғануы болып табылады.

Тәжірибеде нақты ЭҚК генераторының жұмыс режимін идеалды жұмыс режиміне жақындату үшін олар нақты генератордың Ri ішкі кедергісін барынша аз етуге тырысады, ал жүктеме кедергісі Rn шамамен қосылуы керек. генератордың ішкі кедергісінен кемінде 10 есе артық , яғни. шарт орындалуы керек: Rn >> Ri

Нақты ЭҚК генераторының шығыс кернеуі жүктемеге тәуелді болмау үшін ол кернеуді тұрақтандырудың арнайы электронды тізбектерінің көмегімен тұрақтандырылады.

Нақты ЭҚК генераторының ішкі кедергісін шексіз аз ету мүмкін емес болғандықтан, ол энергияны тұтынушылардың оған тұрақты қосылу мүмкіндігі үшін стандарт ретінде азайтылады және орындалады. Радиотехникада ЭҚК генераторларының стандартты шығыс кедергісі 50 Ом (өнеркәсіптік стандарт) және 75 Ом (тұрмыстық стандарт).

Мысалы, барлық теледидар қабылдағыштарының кіріс кедергісі 75 Ом және антенналарға дәл осындай толқындық кедергінің коаксиалды кабелімен қосылған.

Идеалды ЭҚК генераторларына жақындау үшін барлық өнеркәсіптік және тұрмыстық радиоэлектрондық жабдықта қолданылатын қоректендіру кернеуінің көздері тұтынылатын токтардың берілген диапазонында қуат көзінің тұрақты дерлік шығыс кернеуін ұстап тұруға мүмкіндік беретін арнайы электронды шығыс кернеуін тұрақтандыру схемалары арқылы орындалады. ЭҚК көзінен (кейде ол кернеу көзі деп аталады).

Электр тізбектерінде ЭҚК көздері келесідей бейнеленген: Е – тұрақты ЭҚК көзі, e (t) – уақыт функциясы түріндегі гармоникалық (айнымалы) ЭҚК көзі.

Тізбектей жалғанған бірдей элементтерден тұратын батареяның электр қозғаушы күші Е бір элементтің электр қозғаушы күшін батареяның n ұяшықтарының санына көбейткенге тең: E = nE.

Электр қозғаушы күш, ЭМӨ адамдарында, сондай-ақ кернеу вольтпен өлшенеді, бірақ мүлдем басқа сипатта болады.

Гидравлика тұрғысынан ЭҚК

Менің ойымша, сіз соңғы мақаладан су мұнарасымен таныссыз

Мұнара толығымен суға толған деп есептейік. Біз мұнараның түбінен тесік бұрғылап, оған құбырды кесіп тастадық, ол арқылы үйіңізге су ағады.

Көрші қиярды суарғысы келді, сіз машинаны жууды шештіңіз, анасы кірді бастады және воила! Су ағыны азайып, көп ұзамай толығымен кеуіп кетті ... Не болды? Мұнараның суы таусылды...

Мұнараны босатуға кететін уақыт мұнараның өзінің сыйымдылығына, сондай-ақ қанша тұтынушының суды пайдаланатынына байланысты.

Радиоэлемент конденсаторы туралы бірдей айтуға болады:

Айталық, біз оны 1,5 вольтты батареядан зарядтадық және ол заряд алды. Мынадай зарядталған конденсаторды салайық:

Бірақ S пернесін жауып, оған жүктемені қосқан кезде (жарық диодты жүктеме болсын) секундтардың бірінші бөлігінде жарық диоды жарқырап жанады, содан кейін тыныш сөнеді ... және ол толығымен сөнгенше. . Жарық диодты шамның сөну уақыты конденсатордың сыйымдылығына, сондай-ақ зарядталған конденсаторға қандай жүктеме қосатынымызға байланысты болады.

Мен айтқанымдай, бұл қарапайым толтырылған мұнараға және суды пайдаланатын тұтынушыларға тең.

Бірақ неге біздің мұнараларымыз сусыз қалмайды? Иә, өйткені ол жұмыс істейді. сумен жабдықтау сорғысы! Бұл сорғы суды қайдан алады? Жер асты суларын алу үшін бұрғыланған ұңғымадан. Кейде оны артезиан деп те атайды.

Мұнара толығымен сумен толтырылғаннан кейін сорғы өшеді. Біздің су мұнараларында сорғы әрқашан судың максималды деңгейін сақтайды.

Сонымен, стресс деген не екенін еске түсірейікші? Гидравликаға ұқсастығы бойынша бұл су мұнарасындағы су деңгейі. Толық мұнара - судың максималды деңгейі, бұл максималды кернеуді білдіреді. Мұнарада су жоқ - нөлдік кернеу.

Электр тогының ЭҚК

Алдыңғы мақалалардан есіңізде болса, су молекулалары «электрондар». Пайда болуы үшін электр тоғы, электрондар бір бағытта қозғалуы керек. Бірақ олардың бір бағытта қозғалуы үшін кернеу мен қандай да бір жүктеме болуы керек. Яғни, мұнарадағы су кернеп, суды өз қажеттіліктеріне жұмсайтын адамдар мұнараның етегінде орналасқан құбырдан су ағынын жасайтындықтан, ауыртпалық болып табылады. Ал ағын ағынның күшінен басқа ештеңе емес.

Сондай-ақ, суды бір уақытта қанша адам өз қажеттіліктеріне жұмсайтынына қарамастан, су әрқашан максималды деңгейде болуы керек деген шартты сақтау керек, әйтпесе мұнара бос болады. Су мұнарасы үшін бұл құтқару құралы су сорғысы болып табылады. Ал электр тогы туралы не деуге болады?

Электр тогы үшін электрондарды ұзақ уақыт бойы бір бағытта итеретін қандай да бір күш болуы керек. Яғни, бұл күш электрондарды қозғалтуы керек! Электр қозғаушы күш!Йә, дәл солай! ЭЛЕКТРОМОТТЫҚ КҮШ! Сіз оны қысқартылған EMF деп атай аласыз - Еэлектр Dкөріп МЕНлай. Ол кернеу сияқты вольтпен өлшенеді және негізінен әріппен көрсетіледі Е.

Бұл біздің батареяларда да осындай «сорғы» бар дегенді білдіре ме? Бар және оны «электрондық сорғы» деп атаған дұрысырақ болар еді). Бірақ, әрине, мұны ешкім айтпайды. Олар жай ғана айтады - EMF. Қызық, бұл сорғы батареяда қайда жасырылған? Бұл жай ғана электрохимиялық реакция, соның арқасында аккумулятордағы «су деңгейі» сақталады, бірақ соған қарамастан бұл сорғы тозып, батареядағы кернеу төмендей бастайды, өйткені «сорғы» зарядтауға уақыт таппайды. су сору. Соңында ол толығымен бұзылады және батареядағы кернеу нөлге дейін төмендейді.

Нақты ЭҚК көзі

Электр энергиясының көзі ішкі кедергісі R ext болатын ЭҚК көзі болып табылады. Кез келген болуы мүмкін химиялық элементтербатареялар мен аккумуляторлар сияқты қуат көздері

Олардың ЭҚК тұрғысынан ішкі құрылымы келесідей көрінеді:

Қайда ЕЭҚК болып табылады және R ішкібатареяның ішкі кедергісі болып табылады

Сонымен, бұдан қандай қорытынды жасауға болады?

Егер батареяға ешқандай жүктеме жабыспаса, мысалы, қыздыру шамы және т.б., нәтижесінде мұндай тізбектегі ток күші нөлге тең болады. Жеңілдетілген диаграмма келесідей болады:

Бірақ егер де біз батареямызға қыздыру шамын қоссақ, онда біздің контур тұйықталып, тізбекте ток өтеді:

Ток тізбегіндегі күштің аккумулятордағы кернеуге тәуелділігінің графигін салсаңыз, ол келесідей болады:

Қорытынды қандай? Батареяның ЭҚК-ін өлшеу үшін бізге кіріс кедергісі жоғары жақсы мультиметрді алып, батарея терминалдарындағы кернеуді өлшеу керек.

Идеал ЭҚК көзі

Біздің аккумулятордың ішкі кедергісі нөлге тең делік, содан кейін R ext \u003d 0 болады.

Бұл жағдайда нөлдік кедергідегі кернеудің төмендеуі де нөлге тең болатынын болжау оңай. Нәтижесінде біздің график келесідей болады:

Нәтижесінде біз тек ЭМӨ көзін алдық. Демек, ЭҚК көзі терминалдардағы кернеу тізбектегі ток күшіне тәуелді емес идеалды қуат көзі болып табылады. Яғни, мұндай ЭМӨ көзіне қандай жүктеме қоссақ та, біздің жағдайда ол әлі де қажетті кернеуді түсірусіз береді. ЭҚК көзінің өзі келесідей белгіленеді:

Практикада ЭҚК идеалды көзі жоқ.

ЭҚК түрлері

– электрохимиялық(батареялар мен аккумуляторлардың ЭҚК)

– фотоэффект(электр тогын қабылдау күн энергиясы)

– индукция(электромагниттік индукция принципін пайдаланатын генераторлар)

– Зеебек эффектісі немесе термоЭҚК(арасындағы контактілері бір-біріне ұқсамайтын тізбектей жалғанған бір-біріне ұқсамайтын өткізгіштерден тұратын тұйық тізбекте электр тогының пайда болуы әртүрлі температуралар)

– пьезоэмф(ЭҚК алуы)

Түйіндеме

ЭҚК – тізбекте электр тогының ағуына әкелетін электрлік емес күш.

НағызЭҚК көзінің ішінде ішкі кедергісі бар. идеалЭҚК көзінің ішкі кедергісі нөлге тең.

Идеал ЭҚК көзі тізбектегі жүктемеге қарамастан, оның терминалдарында әрқашан тұрақты кернеу мәніне ие болады.

Мазмұны:

«Электрон» ұғымы пайда болған кезде адамдар оны бірден белгілі бір жұмыспен байланыстырды. Электрон грекше кәріптас дегенді білдіреді. Гректердің бұл пайдасыз, жалпы сиқырлы тасты табу үшін солтүстікке біршама алыс сапарға шығуы керек болды - мұнда мұндай күш-жігер, жалпы алғанда, есептелмейді. Бірақ біраз жұмыс істеу керек болды - қолыңызбен құрғақ жүн матаға малтатас сүрту арқылы - және ол жаңа қасиеттерге ие болды. Оны бәрі білді. Кішкентай қоқыстардың «электронға» қалай тартыла бастайтынын байқау үшін, таза қызығушылық үшін дәл осылай ысқылау: шаң бөлшектері, шаштар, жіптер, қауырсындар. Болашақта «электр» деген ұғымға кейін біріккен тұтас бір құбылыстар класы пайда болғанда, сөзсіз жұмсалуы тиіс жұмыс адамдарға тыныштық бермеді. Шаң бөлшектерімен айла-шарғы жасау үшін оны жұмсау керек болғандықтан, бұл жұмысты әйтеуір сақтап, жинақтап, кейін қайтарып алу жақсы болар еді.

Осылайша, әр түрлі материалдармен және философиялық пайымдаулармен барған сайын күрделі трюктерден олар бұл сиқырлы күшті құмыраға жинауды үйренді. Содан кейін оны банкадан бірте-бірте босатып, қазірдің өзінде сезінуге болатын әрекеттерді тудыратын және өте жақын арада өлшенетін етіп жасаңыз. Және олар мұны тапқырлықпен өлшеп, бірнеше жібек шарлар немесе таяқшалар және серіппелі бұралу таразылары болғаны сонша, біз қазірдің өзінде сол формулалармен салыстырғанда бүкіл планетаны еніп кеткен, шексіз күрделі электр тізбектерін есептеу үшін барлық бірдей формулаларды байыпты түрде қолданамыз. алғашқы құрылғылар ..

Ал құмырада отырған бұл құдіретті жынның аты әлі күнге дейін ескі ашушылардың қуанышын қамтиды: «Электроқозғаушы күш». Бірақ бұл күш мүлдем электрлік емес. Керісінше, бөгде қорқынышты күш, мәжбүрлеу электр зарядтары«өз еркіне қарсы» қозғалады, яғни өзара итермелеуді жеңіп, бір жаққа жиналады. Бұл потенциалдар айырмашылығына әкеледі. Оны зарядтарды басқа жолмен іске қосу арқылы да пайдалануға болады. Бұл қорқынышты ЭМӨ оларды «қорғамайды». Сол арқылы біраз жұмыс істеуге мәжбүрлеу.

Жұмыс принципі

ЭҚК - бұл вольтпен өлшенсе де, табиғаты мүлдем басқа күш:

Химиялық. Ол кейбір металдардың иондарын басқаларының иондарымен (белсендірек) химиялық алмастыру процестерінен туындайды. Нәтижесінде ең жақын өткізгіштің шетінде «қашып кетуге» бейім қосымша электрондар пайда болады. Бұл процесс қайтымды немесе қайтымсыз болуы мүмкін. Қайтымды - батареяларда. Оларды зарядталған иондарды ерітіндіге қайтару арқылы зарядтауға болады, бұл оны қышқыл етеді, мысалы (қышқылдық батареяларда). Электролиттің қышқылдығы батареяның ЭҚК-нің себебі болып табылады, ол ерітінді абсолютті химиялық бейтарап болғанша үздіксіз жұмыс істейді.

Магнитодинамикалық. Кеңістікте қандай да бір жолмен бағдарланған өткізгішке өзгермелі магнит өрісі әсер еткенде пайда болады. Немесе өткізгішке қатысты қозғалатын магниттен немесе магнит өрісіне қатысты өткізгіштің қозғалысынан. Бұл жағдайда электрондар да өткізгіште қозғалуға бейім, бұл оларды ұстап алуға және құрылғының шығыс контактілеріне орналастыруға мүмкіндік береді, әлеуетті айырмашылықты жасайды.

электромагниттік. Магниттік материалда бастапқы орамның айнымалы электр кернеуі арқылы айнымалы магнит өрісі жасалады. Екінші реттік орамда электрондардың қозғалысы орын алады, демек кернеу бастапқы орамдағы кернеуге пропорционал. ЭҚК белгісін эквивалентті алмастыру тізбектеріндегі трансформаторларды белгілеу үшін пайдалануға болады.

Фотоэлектрлік. Кейбір өткізгіш материалдарға түсетін жарық электрондарды сөндіреді, яғни оларды бос етеді. Бұл бөлшектердің артық мөлшері пайда болады, сондықтан артықтары электродтардың біріне (анодқа) итеріледі. Электр тогын тудыратын кернеу бар. Мұндай құрылғылар фотоэлементтер деп аталады. Бастапқыда вакуумды фотоэлементтер ойлап табылды, оларда электродтар вакуумы бар колбаға орнатылды. Бұл жағдайда электрондар металл пластинадан (катод) итеріліп, басқа электродпен (анод) ұсталды. Мұндай фотоэлементтер жарық сенсорларында қолдануды тапты. Практикалық жартылай өткізгіш фотоэлементтерді ойлап табу арқылы олардың әрқайсысының электр қозғаушы күшін қосу арқылы айтарлықтай кернеуді генерациялау үшін олардан қуатты аккумуляторлар жасау мүмкін болды.

Термоэлектрлік. Егер бір нүктеде екі түрлі металдар немесе жартылай өткізгіштер дәнекерленсе, содан кейін осы нүктеге жылу берілсе, мысалы, шамдар, онда металдар жұбының (терможұптардың) қарама-қарсы ұштарында электрон газының тығыздығында айырмашылық болады. . Бұл айырмашылық терможұптар батареядағы гальваникалық элементтерді немесе күн батареясындағы жеке фотоэлектрлік элементтерді қосу сияқты тізбектей жалғанған жағдайда жинақталуы мүмкін. ThermoEMF өте дәл температура сенсорларында қолданылады. Бұл құбылыс бірнеше әсерлермен байланысты (Пелтиер, Томсон, Зеебек), олар сәтті зерттелген. Жылудың тікелей электр қозғаушы күшіне, яғни кернеуге айналуы мүмкін екендігі шындық.

электростатикалық. Мұндай ЭҚК көздері гальваникалық элементтермен бір мезгілде немесе тіпті ертерек ойлап табылған (егер янтарьды жібекпен ысқылауды ЭҚК қалыпты өндірісі ретінде қарастырсақ). Оларды электрофор машиналары немесе өнертапқыштың атымен Уимшурст генераторлары деп те атайды. Уимшюрст жойылған потенциалды Лейден құмырасында жинақтауға мүмкіндік беретін анық техникалық шешімді жасағанымен - бірінші конденсатор (сонымен қатар, жақсы сыйымдылық). Бірінші электрофор машинасы 17 ғасырдың ортасында Магдебург бургомастері Отто фон Гериктің аппараты осіне орнатылған үлкен күкірт шары деп санауға болады. Жұмыс принципі үйкелістен оңай электрленетін материалдарды ысқылау болып табылады. Рас, кәріптас немесе басқа бірдеңені қолмен ысқылауға ынта болмаған кезде, фон Гериктің ілгерілеуін жалқаулық деп атауға болады. Әрине, бұл ізденімпаз саясаткер, бірақ қиял мен белсенділікпен айналыспау керек еді. Ең болмағанда оның екі жіп есектердің (немесе қашырлардың) ауасыз шарды шынжырмен екі жарты шарға жыртып алуы туралы белгілі тәжірибесін еске түсірейік.

Электрлену, бастапқыда болжанғандай, дәл «үйкелістен» туындайды, яғни кәріптасты шүберекпен ысқылау арқылы біз оның бетінен электрондарды «жыртып аламыз». Дегенмен, зерттеулер бұл оңай емес екенін көрсетті. Диэлектриктердің бетінде әрқашан зарядтың ретсіздігі болады және ауадағы иондар осы ретсіздіктерге тартылады. Мұндай ауа-ионды жабын пайда болады, біз оны бетін ысқылау арқылы бүлдіреміз.

Термиондық. Металдарды қыздырған кезде олардың бетінен электрондар бөлінеді. Вакуумда олар басқа электродқа жетіп, сол жерде теріс потенциалды индукциялайды. Дәл қазір өте перспективалы бағыт. Суретте гипердыбыстық ұшақты келе жатқан ауа ағыны арқылы дене бөліктерінің қызып кетуінен қорғау схемасы көрсетілген және катод шығаратын термоэлектрондар (одан кейін ол салқындатылады - Пельтье және/немесе Томсон әсерлерінің бір мезгілде әрекеті) анодқа жетеді, оның зарядын тудырады. Құрылғының ішіндегі тұтыну тізбегінде зарядты, дәлірек айтқанда, алынған ЭҚК-ге тең кернеуді қолдануға болады.

1 - катод, 2 - анод, 3, 4 - катодты және анодты шүмектер, 5 - тұтынушы

Пьезоэлектрлік. Көптеген кристалды диэлектриктер кез келген бағытта өзіне механикалық қысымды сезінгенде, олардың беттері арасындағы потенциалдар айырмасын индукциялау арқылы оған әрекет етеді. Бұл айырмашылық қолданылатын қысымға байланысты және сондықтан қысым датчиктерінде бұрыннан қолданылады. Пьезоэлектрлік газ плитасының оттықтары басқа энергия көзін қажет етпейді - саусақпен түймені басу жеткілікті. Қозғалтқыштың негізгі білігімен байланысты жұдырықшалар жүйесінен қысым алатын пьезокерамика негізінде көлік құралдарында пьезоэлектрлік тұтану жүйесін құру әрекеттері белгілі. «Жақсы» пьезоэлектриктер - оларда ЭҚК қысымға пропорционалдылығы жоғары дәлдікпен - өте қатты (мысалы, кварц), олар механикалық қысымда дерлік деформацияланбайды.

Дегенмен, оларға ұзақ уақыт бойы қысым көрсету олардың жойылуына әкеледі. Табиғатта тау жыныстарының қалың қабаттары да пьезоэлектрлік болып табылады, жер қабаттарының қысымы олардың беттерінде үлкен зарядтарды тудырады, бұл жердің тереңдігінде титаникалық дауылдар мен найзағайларды тудырады. Дегенмен, бәрі соншалықты қорқынышты емес, серпімді пьезоэлектриктер қазірдің өзінде әзірленді, тіпті олардың негізінде (және нанотехнологияға негізделген) өнімдерді сату қазірдің өзінде басталды.

ЭҚК өлшем бірлігі электр кернеуінің бірлігі екендігі түсінікті. Ток көзінің электр қозғаушы күшін тудыратын ең алуан түрлі механизмдер олардың энергия түрлерін электрондардың қозғалысы мен жинақталуына түрлендіретіндіктен, бұл ақыр соңында осындай кернеудің пайда болуына әкеледі.

ЭҚК-нен туындайтын ток

Ток көзінің электрқозғалтқыш күші оның электрондары жабылған жағдайда қозғала бастайтын қозғаушы күш болып табылады электр тізбегі. ЭҚК оларды табиғаттың электрлік емес «жартысын» пайдаланып, мұны істеуге мәжбүр етеді, бұл электрондармен байланысты жартысына тәуелді емес. Тізбектегі ток плюстен минусқа қарай ағады деп есептелетіндіктен (мұндай бағыт барлығы электронның теріс бөлшек екенін білгенге дейін анықталған), содан кейін ЭҚК бар құрылғының ішінде ток соңғы қозғалысты жасайды - минустан минусқа дейін. плюс. Және олар әрқашан - + көрсеткісі бағытталған ЭМӨ белгісіне тартады. Тек екі жағдайда да - ток көзінің ЭҚК ішінде де, сыртында да, яғни тұтыну тізбегінде - біз оның барлық міндетті қасиеттерімен электр тогымен айналысамыз. Өткізгіштерде ток олардың кедергісіне тап болады. Ал мұнда, циклдің бірінші жартысында бізде жүктеме кедергісі, екіншісінде, ішкі, - көздің кедергісі немесе ішкі кедергісі.

Ішкі процесс бірден жұмыс істемейді (өте тез болса да), бірақ белгілі бір қарқындылықпен. Ол минустан плюсқа дейін зарядтарды жеткізу жұмысын жасайды, бұл да қарсылыққа ұшырайды ...

Қарсылық екі түрлі болады.

Ішкі қарсылық зарядтарды бөлетін күштерге қарсы жұмыс істейді, оның осы бөлгіш күштерге «жақын» сипаты бар. Кем дегенде, олармен бір механизмде жұмыс істейді. Мысалы, қорғасын диоксидінен оттегін алып, оны SO 4 - иондарымен алмастыратын қышқыл міндетті түрде белгілі бір химиялық төзімділікті бастан кешіреді. Және бұл жай ғана аккумулятордың ішкі кедергісінің жұмысы ретінде көрінеді.
Тізбектің сыртқы (шығыс) жартысы жабылмаған кезде полюстердің бірінде көбірек электрондардың пайда болуы (және олардың екінші полюстен азаюы) кернеудің жоғарылауын тудырады. электростатикалық өрісаккумулятордың полюстерінде және электрондар арасындағы итерудің жоғарылауы. Бұл жүйеге «қалыптаспауға» және белгілі бір қаныққан күйде тоқтауға мүмкіндік береді. Батареядан басқа электрондар сыртқа шығарылмайды. Және бұл сыртқы жағынан аккумулятор терминалдарының арасында тұрақты электр кернеуінің болуы сияқты көрінеді, ол U xx деп аталады, ашық тізбек кернеуі. Және ол сан жағынан ЭҚК – электр қозғаушы күшке тең. Сондықтан ЭҚК өлшем бірлігі вольт болып табылады (SI жүйесінде).

Бірақ егер сіз тек нөлдік емес кедергісі бар өткізгіштердің жүктемесін батареяға қоссаңыз, онда күші Ом заңымен анықталатын ток дереу ағып кетеді.

ЭҚК көзінің ішкі кедергісін өлшеуге болатын сияқты. Тізбекке амперметрді қосу және сыртқы кедергіні маневрлеу (қысқарту) керек. Дегенмен, ішкі кедергінің төмендігі сонша, батарея апатты түрде зарядсыздана бастайды, сыртқы тұйықталған өткізгіштерде де, көздің ішкі кеңістігінде де үлкен жылу мөлшерін тудырады.

Дегенмен, сіз мұны басқаша жасай аласыз:

E өлшемі (есіңізде болсын, ашық тізбектегі кернеу, өлшем бірлігі вольт).
Кейбір резисторды жүктеме ретінде қосыңыз және ондағы кернеудің төмендеуін өлшеңіз. I 1 токты есептеңіз.
r өрнегі арқылы ЭҚК көзінің ішкі кедергісінің мәнін есептеуге болады

Әдетте, аккумулятордың электр энергиясын өндіру қабілеті оның ампер сағатындағы энергетикалық «сыйымдылығымен» өлшенеді. Бірақ ол қандай максималды ток шығара алатынын көру қызықты болар еді. Ток көзінің электр қозғаушы күші оның жарылуына әкелуі мүмкін екеніне қарамастан. Қысқа тұйықталуды ұйымдастыру идеясы өте қызықты көрінбегендіктен, бұл мәнді тек теориялық түрде есептеуге болады. ЭҚК U xx тең. Сізге тек жүктеме кедергісі нөлге тең болатын нүктеге дейін резистордың токқа қарсы кернеуінің төмендеуінің графигін салу керек (демек, жүктеме кедергісі). Мәселе мынада Ikz, қызыл сызықтың координаталық түзумен қиылысуы I , онда U кернеуі нөлге айналады және көздің барлық кернеуі E ішкі кедергіге түседі.

Көбінесе қарапайым болып көрінетін негізгі ұғымдарды мысалдар мен ұқсастықтарсыз түсіну мүмкін емес. Электр қозғаушы күш дегеніміз не және оның қалай жұмыс істейтінін оның көптеген көріністерін қарастыру арқылы ғана елестетуге болады. ЭҚК анықтамасын қарастырған жөн, өйткені ол ақылды академиялық сөздер арқылы қатты көздер арқылы беріледі - және бәрін басынан бастаңыз: ток көзінің электр қозғаушы күші. Немесе қабырғаға алтын әріптермен басып шығарыңыз:

Ағымдағы көздің негізгі сипаттамасы қандай мән екенін анықтайық. Кез келген ток көзінің екі полюсі бар: оң және теріс. Бұл полюстерге ие болу үшін оның ішіндегі бір полюсте бос оң зарядтарды, ал екіншісінде теріс зарядтарды жинау керек. Ол үшін жұмыс істеу керек. Бұл жұмысты электростатикалық күштер орындау мүмкін емес, өйткені зарядтардың айырмашылығы олар тартылады және оларды бөлу керек. Зарядтарды жинақтау жұмысын электростатикалық күштер емес, үшінші тұлғалар жүргізеді. Соңғысының табиғаты әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, электр тогы генераторларында зарядтардың бөлінуі магнит өрісінің күштерімен, аккумуляторлар мен гальваникалық элементтерде химиялық күштермен жүзеге асырылады. Ток көздерін зерттеу көрсеткендей, сыртқы күш жұмысының берілген ток көзі үшін полюсте жинақталған зарядқа қатынасы тұрақты шама болып табылады және ол ток көзінің электр қозғаушы күші деп аталады:

Ток көзінің электр қозғаушы күші

Ток көзінің сипаттамасы болып табылатын және оның ішіндегі сыртқы күштің әрбір полюске 1 к заряд жинақтау арқылы жасаған жұмысымен өлшенетін скаляр шаманы ток көзінің электр қозғаушы күші деп атайды.Зарядтау 1 дейін, ток көзінің полюсінде жинақталған, сандық жағынан e-ге тең потенциалдық электр энергиясы бар. д.с. көзі.

Бірлік e. д.с.

Е өлшеп көрейік. д.с. ағымдағы көзі. Демонстрациялық гальваникалық элементке вольтметрді қосамыз (75-сурет, а) *. Электролиттегі электродтардың салыстырмалы орнын, сондай-ақ олардың электролитке батыру мөлшерін өзгерте отырып, вольтметрдің көрсеткіштерін ( 1,02 дюйм) өзгертпеңіз. E. d. s. ток көзінің өлшеміне тәуелді емес. Ол полюстерде зарядтардың жиналуын тудыратын сыртқы күштердің табиғатына ғана байланысты. Әрбір ток көзінің өзіндік e бар. д.с.

* (Осындай тоңумен, д.с. вольтметрдің көрсеткіші e мәнінен сәл аз болады. д.с. Вольтметр катушкасының кедергісі көздің ішкі кедергісімен салыстырғанда неғұрлым үлкен болса, бұл айырмашылық соғұрлым аз болады, ол сипатталған тәжірибеде байқалады.)

Электр тізбегі жабылған кезде ток көзі сымдарда стационарлық электр өрісін құрайды және оған оның полюстеріндегі зарядтармен жинақталған энергияны береді. Осы энергияның арқасында стационарлық өріс ток қалыптастыру үшін жұмыс істейді, оның энергиясын оған ауыстырады, оны ағымдағы тұтынушы энергияның басқа түрлеріне айналдырады.

Ток көзін құрайтын тізбектің ішкі бөлігі кез келген өткізгіш сияқты кедергіге ие; деп аталады ток көзінің ішкі кедергісі r. Ток генераторы үшін ішкі кедергі арматура орамасының кедергісі болып табылады, үшін химиялық көздерэлектролитке төзімділік.

Тізбек жабылған кезде электр өрісі, заряд қозғалады 1 дейінА нүктесінен В нүктесіне тізбектің сыртқы қимасы бойынша (75-сурет, б), осы бөлімдегі U кернеуіне сандық түрде тең жұмысты орындайды. В полюсіне жеткенде заряд 1 дейінконтурдың ішкі бөлігіне өтіп, А полюсіне өтуі керек. Ол қайтадан А полюсінде болуы және А нүктесінен шыққан кездегідей энергияға ие болуы үшін ток көзінің сыртқы күштері оған тең жұмыс істеуі керек. оған жұмсалған жұмысқа сан жағынан осы бөлімдегі U кернеуіне тең болатын тізбектің сыртқы қимасы бойымен қозғалысқа, оған қоса көздің ішкі кедергісін r жеңуге жұмсалған жұмысқа. Соңғысы тізбектің ішкі бөлігіндегі u кернеуіне сандық түрде тең. Сондықтан, Е. д.с. көзі сан жағынан тең E \u003d U + u.Электр қозғаушы күш ток көзінің 1 к зарядты тізбек бойымен жылжыту арқылы атқаратын жұмысқа сан жағынан тең..

Біз сыртқы және ішкі секциялардағы кернеуді өлшейміз; тізбектер (75-сурет, в) *. А вольтметрі R сыртқы кедергідегі кернеуді көрсетеді, ал В вольтметрі - ішкі; қарсылық r. Сыртқы тізбектің кедергісінің мәнін өзгерту арқылы; бұл жағдайда тізбектің бөлімдеріндегі кернеудің өзгеретінін байқаймыз (4-кесте).

* (1 және 2 зондтар ПВХ оқшаулағышындағы қалың мыс сымнан жасалған, ол ыдыстың ортасына қарай орналасқан жағынан кесілген. Зондтар оқшаулағышы бар электродтармен байланыста болады.)

Тізбектің сыртқы және ішкі бөлімдеріндегі кернеулердің қосындысы тұрақты шама (тәжірибелік қателер шегінде) және е-ге тең екенін көреміз. д.с. көзі. Ол ток көзі бүкіл заряд тізбегі арқылы қозғалған кезде электр тізбегіне бере алатын энергия мөлшерін көрсетеді. 1 дейін.