Fizikte, kavram elektrik hareket gücü(kısaltılmış - EMF) akım kaynaklarının ana enerji özelliği olarak kullanılır.

Elektromotor Kuvveti (EMF)

Elektrik hareket gücü (EMF) - enerji kaynağının kelepçeler üzerinde potansiyel bir fark yaratma ve sürdürme yeteneği.

EMF- volt olarak ölçülür

Kaynak terminallerindeki voltaj her zaman daha azdır EMF voltaj düşüşü ile.

Elektrik hareket gücü

U RH = E – U R0

U RH, kaynak terminallerindeki voltajdır. Harici devre kapalıyken ölçülmüştür.

E - EMF - fabrikada ölçülmüştür.

Elektrik hareket gücü (EMF), bir elektrik yükünü hareket ettirirken, kapalı bir devrede dış kuvvetler tarafından gerçekleştirilen işin bölümünün bu yükün kendisine bölümüne eşit olan fiziksel bir niceliktir.

bu not alınmalı elektrik hareket gücü akım kaynağında, akımın kendisinin yokluğunda, yani devre açıkken de oluşur. Bu duruma genellikle "boşta" denir ve değerin kendisi EMF akım kaynağının terminallerinde mevcut olan potansiyellerdeki farka eşit olduğunda.

Kimyasal elektromotor kuvveti

Kimyasal elektrik hareket gücü pillerde, galvanik pillerde korozyon işlemleri sırasında bulunur. Belirli bir güç kaynağının çalışma prensibine bağlı olarak, bunlara piller veya galvanik hücreler denir.

Galvanik hücrelerin ana ayırt edici özelliklerinden biri, bu akım kaynaklarının tabiri caizse tek kullanımlık olmasıdır. İşleyişleri sırasında, elektrik enerjisinin açığa çıkmasına neden olan bu aktif maddeler, kimyasal reaksiyonlar sonucunda neredeyse tamamen ayrışır. Bu nedenle galvanik hücre tamamen boşalırsa, artık akım kaynağı olarak kullanılması mümkün değildir.

Galvanik hücrelerin aksine, piller tekrar kullanılabilir. Bu mümkün çünkü bunlar kimyasal reaksiyonlar içlerindeki akış tersine çevrilebilir.

elektromanyetik elektromotor kuvveti

elektromanyetik EMF dinamo, elektrik motoru, bobin, trafo vb. cihazların çalışması sırasında meydana gelir.

Özü şu şekildedir: İletkenler bir manyetik alana yerleştirildiğinde ve manyetik kuvvet çizgileri kesişecek şekilde içinde hareket ettirildiklerinde, rehberlik gerçekleşir. EMF. Devre kapalıysa, içinde bir elektrik akımı oluşur.

Fizikte, yukarıda açıklanan olguya elektromanyetik indüksiyon denir. elektrik hareket gücü Bu durumda indüklenen , denir EMF indüksiyon.

işaret edildiğine dikkat edilmelidir. EMF indüksiyon, yalnızca iletkenin manyetik bir alanda hareket ettiği durumlarda değil, aynı zamanda sabit kaldığında da gerçekleşir, aynı zamanda iletkenin kendisinin değeri de değişir. manyetik alan.

Fotoelektrik elektromotor kuvveti

Bu çeşitlilik elektrik hareket gücü harici veya dahili bir fotoelektrik etki olduğunda oluşur.

Fizikte, fotoelektrik etki (fotoelektrik etki), ışık bir maddeye etki ettiğinde ve aynı zamanda içinde elektronlar yayıldığında meydana gelen fenomenler grubu anlamına gelir. Buna harici fotoelektrik etki denir. Ancak görünürse elektrik hareket gücü veya bir maddenin elektriksel iletkenliği değişirse, dahili bir fotoelektrik etkiden söz ederler.

Artık hem harici hem de dahili fotoelektrik etkiler, tasarım ve üretim için çok yaygın olarak kullanılmaktadır. büyük miktarışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştüren bu tür ışık radyasyonu alıcıları. Tüm bu cihazlara fotosel adı verilir ve hem teknolojide hem de çeşitli işlemlerin gerçekleştirilmesinde kullanılır. bilimsel araştırma. Özellikle en objektif optik ölçümlerin yapılabilmesi için fotoseller kullanılmaktadır.

Elektrostatik itici güç

Bu tipe gelince elektrik hareket gücü, daha sonra örneğin elektrofor ünitelerinde (özel laboratuvar gösterimi ve yardımcı cihazlar) meydana gelen mekanik sürtünme sırasında meydana gelir, ayrıca gök gürültülü bulutlarda da gerçekleşir.

Wimshurst jeneratörleri (bu, elektrofor makinelerinin başka bir adıdır), çalışmaları için elektrostatik indüksiyon gibi bir olgu kullanır. çalıştıklarında elektrik ücretleri kutuplarda, Leiden bankalarında birikir ve potansiyel fark çok sağlam değerlere ulaşabilir (birkaç yüz bin volta kadar).

Statik elektriğin doğası, elektronların kaybedilmesi veya kazanılması nedeniyle molekül içi veya atom içi denge bozulduğunda ortaya çıkmasıdır.

Piezoelektrik elektromotor kuvveti

Bu çeşitlilik elektrik hareket gücü piezoelektrik adı verilen maddelerin sıkışması veya gerilmesi meydana geldiğinde meydana gelir. Piezoelektrik sensörler, kristal osilatörler, hidrofonlar ve diğerleri gibi tasarımlarda yaygın olarak kullanılırlar.

Piezoelektrik sensörlerin çalışmasının altında yatan piezoelektrik etkidir. Kendileri sözde jeneratör tipi sensörlere aittir. Bunlarda girdi uygulanan kuvvettir ve çıktı elektrik miktarıdır.

Hidrofonlar gibi cihazlara gelince, bunların çalışması, piezoseramik malzemelerin sahip olduğu sözde doğrudan piezoelektrik etki ilkesine dayanmaktadır. Özü, bu malzemelerin yüzeyine ses basıncı uygulanırsa elektrotlarında bir potansiyel fark oluşması gerçeğinde yatmaktadır. Ayrıca, ses basıncının büyüklüğü ile orantılıdır.

Piezoelektrik malzemelerin ana uygulama alanlarından biri, tasarımlarında kuvars rezonatörleri bulunan kuvars osilatörlerin üretimidir. Bu tür cihazlar, hem zaman hem de sıcaklık değişimlerinde kararlı olan ve ayrıca çok düşük bir faz gürültüsüne sahip olan, kesin olarak sabit bir frekanstaki salınımları alacak şekilde tasarlanmıştır.

termiyonik elektromotor kuvveti

Bu çeşitlilik elektrik hareket gücü Isıtılmış elektrotların yüzeyinden yüklü parçacıkların termal emisyonu meydana geldiğinde meydana gelir. Termiyonik emisyon, pratikte oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır, örneğin, neredeyse tüm radyo tüplerinin çalışması buna dayanmaktadır.

Termoelektrik elektromotor kuvveti

Bu çeşitlilik EMF farklı iletkenlerin farklı uçlarında veya basitçe devrenin farklı kısımlarında sıcaklık çok düzensiz bir şekilde dağıldığında meydana gelir.

termoelektrik elektrik hareket gücü pirometreler, termokupllar gibi cihazlarda kullanılır ve soğutma makineleri. Çalışması bu fenomene dayanan sensörlere termoelektrik denir ve aslında farklı metallerden yapılmış, birbirine lehimlenmiş elektrotlardan oluşan termokupllardır. Bu elemanlar ısıtıldığında veya soğutulduğunda, bir EMF, sıcaklıktaki değişiklikle orantılıdır.

Elektromotor kuvveti, insanlarda olduğu gibi EMF'de volt olarak ölçülür, ancak tamamen farklı bir yapıya sahiptir.

Hidrolik açısından EMF

Sanırım su kulesine ilgili son makaleden zaten aşinasınız.

Kulenin tamamen su ile dolu olduğunu varsayalım. Kulenin dibine bir delik açtık ve içine suyun evinize aktığı bir boru kestik.

Komşu salatalıkları sulamak istedi, sen arabayı yıkamaya karar verdin, anne çamaşırları yıkamaya başladı ve işte! Su akışı gittikçe azaldı ve kısa süre sonra tamamen kurudu ... Ne oldu? Kulenin suyu bitti...

Kulenin boşaltılması için geçen süre, kulenin kapasitesine ve suyu kaç tüketicinin kullanacağına bağlıdır.

Aynı şey radyo elemanı kondansatörü hakkında da söylenebilir:

Diyelim ki 1,5 voltluk bir pilden şarj ettik ve şarj oldu. Bunun gibi yüklü bir kapasitör çizelim:

Ancak S anahtarını kapatarak ona bir yük bağlar bağlamaz (LED yük olsun), saniyelerin ilk kısmında LED parlak bir şekilde parlayacak ve sonra sessizce kaybolacak ... ve tamamen sönene kadar . LED'in sönme süresi, kapasitörün kapasitansına ve ayrıca yüklü kapasitöre hangi yükü verdiğimize bağlı olacaktır.

Dediğim gibi bu basit dolu bir kule ve suyu kullanan tüketicilerle eşdeğerdir.

Peki o zaman neden kulelerimizin suyu hiç bitmiyor? Evet çünkü işe yarıyor. su besleme pompası! Bu pompa suyunu nereden alıyor? Yeraltı suyunu çıkarmak için açılmış bir kuyudan. Bazen artezyen olarak da adlandırılır.

Kule tamamen suyla dolar dolmaz pompa kapanır. Su kulelerimizde pompa her zaman maksimum su seviyesini korur.

Peki, stres nedir hatırlayalım mı? Hidroliğe benzeterek, bu su kulesindeki su seviyesidir. Dolu bir kule maksimum su seviyesidir, bu da maksimum voltaj anlamına gelir. Kulede su yok - sıfır voltaj.

elektrik akımının EMF'si

Daha önceki yazılardan da hatırlayacağınız üzere su molekülleri “elektron”dur. Bir elektrik akımının oluşabilmesi için elektronların aynı yönde hareket etmesi gerekir. Ancak aynı yönde hareket edebilmeleri için gerilim ve bir tür yük olması gerekir. Yani kuledeki su bir gerilimdir ve suyu ihtiyacı için harcayan insanlar, kulenin eteğinde bulunan bir borudan su akışı oluşturdukları için bir yüktür. Ve akış, akımın gücünden başka bir şey değildir.

Aynı anda kaç kişi kendi ihtiyaçları için harcarsa harcasın, suyun her zaman maksimum seviyede olması şartı da gözetilmelidir, aksi takdirde kule boş kalacaktır. Bir su kulesi için bu hayat kurtaran araç bir su pompasıdır. Peki ya elektrik akımı?

Bir elektrik akımı için, elektronları bir yönde uzun süre itecek bir tür kuvvet olmalıdır. Yani bu kuvvet elektronları hareket ettirmelidir! Elektrik hareket gücü! Evet kesinlikle! ELEKTRİK HAREKET GÜCÜ! Kısaltılmış EMF diyebilirsiniz - E elektro D görmek İLE silt. Voltaj gibi volt olarak ölçülür ve esas olarak harfle gösterilir. E.

Bu, pillerimizde de böyle bir "pompa" olduğu anlamına mı geliyor? Var ve buna "elektron pompası" demek daha doğru olur). Ama tabi bunu kimse söylemiyor. Basitçe - EMF derler. Acaba bu pompa akünün neresinde saklı? Bu, bataryadaki "su seviyesinin" tutulması nedeniyle basit bir elektrokimyasal reaksiyondur, ancak yine de bu pompa aşınır ve bataryadaki voltaj düşmeye başlar, çünkü "pompanın" zamanı yoktur. su pompalamak. Sonunda tamamen bozulur ve pildeki voltaj neredeyse sıfıra düşer.

Gerçek EMF kaynağı

Elektrik enerjisinin kaynağı, iç direnci R ext olan bir EMF kaynağıdır. herhangi biri olabilir kimyasal elementler piller ve akümülatörler gibi güç kaynakları

Onların iç yapı EMF açısından bakıldığında, şuna benzer:

Nerede E EMF'dir ve R dahili pilin iç direncidir

Peki bundan ne gibi sonuçlar çıkarılabilir?

Akkor lamba vb. gibi aküye hiçbir yük yapışmazsa, sonuç olarak böyle bir devredeki akım gücü sıfır olacaktır. Basitleştirilmiş bir diyagram şöyle olacaktır:

Ancak yine de pilimize bir akkor ampul takarsak, devremiz kapanacak ve devrede akım akacaktır:

Akım devresindeki gücün akü voltajına bağımlılığının bir grafiğini çizerseniz, şöyle görünecektir:

Sonuç nedir? Bir pilin EMF'sini ölçmek için, yüksek giriş direncine sahip iyi bir multimetre almamız ve pil terminallerindeki voltajı ölçmemiz yeterlidir.

İdeal EMF kaynağı

Diyelim ki pilimizin sıfır iç direnci var, o zaman R ext \u003d 0 çıkıyor.

Bu durumda sıfır direnç üzerindeki gerilim düşüşünün de sıfır olacağını tahmin etmek kolaydır. Sonuç olarak, grafiğimiz şöyle görünecektir:

Sonuç olarak, sadece bir EMF kaynağımız var. Bu nedenle, bir EMF kaynağı, terminallerdeki voltajın devredeki akımın gücüne bağlı olmadığı ideal bir güç kaynağıdır. Yani, böyle bir EMF kaynağına hangi yükü bağlarsak takalım, bizim durumumuzda yine de gerekli voltajı düşmeden verecektir. EMF kaynağının kendisi aşağıdaki gibi belirlenir:

Pratikte ideal bir emk kaynağı yoktur.

EMF türleri

– elektrokimyasal(Pillerin ve akümülatörlerin EMF'si)

– fotoelektrik etki(güneş enerjisinden elektrik akımı elde edilmesi)

– indüksiyon(elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanan jeneratörler)

– Seebeck etkisi veya termoEMF(kontakları farklı sıcaklıklarda olan, seri bağlı farklı iletkenlerden oluşan kapalı bir devrede elektrik akımı oluşması)

– piezoemf(dan EMF alıyor)

Ne oldu EMF(elektromotor kuvvet) fizikte? Elektrik akımı herkes tarafından anlaşılmaz. Uzay mesafesi gibi, sadece burnun altında. Genel olarak, bilim adamları tarafından da tam olarak anlaşılmamıştır. Zamanının yüzyıllar ötesinde olan ve bugün bile bir gizem halesi içinde kalan ünlü deneylerini hatırlamak yeterlidir. Bugün büyük gizemleri çözmüyoruz ama çözmeye çalışıyoruz. fizikte emf nedir.

Fizikte EMF'nin tanımı

EMF elektromotor kuvvetidir. Harf ile gösterilir E veya küçük Yunanca harf epsilon.

Elektrik hareket gücü- dış kuvvetlerin çalışmasını karakterize eden skaler fiziksel miktar ( elektrik kaynaklı olmayan kuvvetler) alternatif ve doğru akımın elektrik devrelerinde çalışmak.

EMF, beğenmek Gerilim e, volt olarak ölçülür. Ancak, EMF ve voltaj farklı olgulardır.

Gerilim(A ve B noktaları arasında) - birim test yükünü bir noktadan diğerine aktarırken gerçekleştirilen etkin elektrik alanın çalışmasına eşit fiziksel bir miktar.

EMF'nin özünü "parmaklarda" açıklıyoruz

Neyin ne olduğunu anlamak için bir analoji örneği verebiliriz. Tamamen su ile dolu bir su kulemiz olduğunu hayal edin. Bu kuleyi bir batarya ile karşılaştırın.

Kule doluyken su, kulenin tabanına maksimum basınç uygular. Buna göre kulede ne kadar az su varsa, musluktan akan suyun basıncı ve basıncı o kadar zayıflar. Musluğu açarsanız, su önce güçlü bir basınç altında kademeli olarak ve ardından basınç tamamen zayıflayana kadar daha yavaş akacaktır. Burada stres, suyun dibe uyguladığı basınçtır. Sıfır voltaj seviyesi için kulenin en altını alacağız.

Pil ile aynı. Öncelikle akım kaynağımızı (bataryayı) devreye dahil ederek kapatıyoruz. Bir saat ya da bir el feneri olsun. Voltaj seviyesi yeterliyken ve pil boşalmamışken, el feneri parlak bir şekilde parlar, ardından tamamen sönene kadar kademeli olarak söner.

Ancak basıncın bitmediğinden nasıl emin olunur? Başka bir deyişle, kulede sabit bir su seviyesi ve akım kaynağının kutuplarında sabit bir potansiyel fark nasıl korunur. Kule örneğini takiben EMF, kuleye yeni su akışını sağlayan bir pompa olarak sunulur.

emf'nin doğası

Farklı akım kaynaklarında EMF oluşum nedeni farklıdır. Oluşumun doğasına göre, aşağıdaki türler ayırt edilir:

• Kimyasal emf. Pil ve akümülatörlerde kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşur.
• Termo EMF. Farklı sıcaklıklardaki farklı iletkenlerin kontakları bağlandığında oluşur.
• İndüksiyonun EMF'si. Bir manyetik alana dönen bir iletken yerleştirildiğinde bir jeneratörde meydana gelir. İletken sabit bir manyetik alanın kuvvet çizgilerini geçtiğinde veya manyetik alanın büyüklüğü değiştiğinde bir iletkende EMF indüklenecektir.
• Fotoelektrik EMF. Bu EMF'nin oluşumu, harici veya dahili bir fotoelektrik etki olgusu ile kolaylaştırılır.
• Piezoelektrik emf. EMF, bir madde gerildiğinde veya sıkıştırıldığında oluşur.

Sevgili dostlar, bugün "Aptallar için EMF" konusunu ele aldık. Görüldüğü gibi EMF elektrik kaynaklı olmayan kuvvet devredeki elektrik akımının akışını koruyan. EMF ile ilgili sorunları nasıl çözeceğinizi öğrenmek istiyorsanız, herhangi bir tematik sorunun çözümünü hızlı ve net bir şekilde açıklayacak, özenle seçilmiş ve kendini kanıtlamış uzmanlarla iletişime geçmenizi tavsiye ederiz. Ve gelenek gereği, sonunda sizi eğitim videosunu izlemeye davet ediyoruz. İyi seyirler ve çalışmalarınızda başarılar!

Ne oldu EMF(elektromotor kuvvet) fizikte? Elektrik akımı herkes tarafından anlaşılmaz. Uzay mesafesi gibi, sadece burnun altında. Genel olarak, bilim adamları tarafından da tam olarak anlaşılmamıştır. Hatırlamak için yeterli Nikola Teslaünlü deneyleriyle, zamanının yüzyıllar ötesinde ve bugün bile bir gizem halesi içinde kalıyor. Bugün büyük gizemleri çözmüyoruz ama çözmeye çalışıyoruz. fizikte emf nedir.

Fizikte EMF'nin tanımı

EMF elektromotor kuvvetidir. Harf ile gösterilir E veya küçük Yunanca harf epsilon.

Elektrik hareket gücü- dış kuvvetlerin çalışmasını karakterize eden skaler fiziksel miktar ( elektrik kaynaklı olmayan kuvvetler) alternatif ve doğru akımın elektrik devrelerinde çalışmak.

EMF, beğenmek Gerilim e, volt olarak ölçülür. Ancak, EMF ve voltaj farklı olgulardır.

Gerilim(A ve B noktaları arasında) - birim test yükünü bir noktadan diğerine aktarırken gerçekleştirilen etkin elektrik alanın çalışmasına eşit fiziksel bir miktar.

EMF'nin özünü "parmaklarda" açıklıyoruz

Neyin ne olduğunu anlamak için bir analoji örneği verebiliriz. Tamamen su ile dolu bir su kulemiz olduğunu hayal edin. Bu kuleyi bir batarya ile karşılaştırın.

Kule doluyken su, kulenin tabanına maksimum basınç uygular. Buna göre kulede ne kadar az su varsa, musluktan akan suyun basıncı ve basıncı o kadar zayıflar. Musluğu açarsanız, su önce güçlü bir basınç altında kademeli olarak ve ardından basınç tamamen zayıflayana kadar daha yavaş akacaktır. Burada stres, suyun dibe uyguladığı basınçtır. Sıfır voltaj seviyesi için kulenin en altını alacağız.

Pil ile aynı. Öncelikle akım kaynağımızı (bataryayı) devreye dahil ederek kapatıyoruz. Bir saat ya da bir el feneri olsun. Voltaj seviyesi yeterliyken ve pil boşalmamışken, el feneri parlak bir şekilde parlar, ardından tamamen sönene kadar kademeli olarak söner.

Ancak basıncın bitmediğinden nasıl emin olunur? Başka bir deyişle, kulede sabit bir su seviyesi ve akım kaynağının kutuplarında sabit bir potansiyel fark nasıl korunur. Kule örneğini takiben EMF, kuleye yeni su akışını sağlayan bir pompa olarak sunulur.

emf'nin doğası

Farklı akım kaynaklarında EMF oluşum nedeni farklıdır. Oluşumun doğasına göre, aşağıdaki türler ayırt edilir:

• Kimyasal emf. Pil ve akümülatörlerde kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşur.
• Termo EMF. Farklı sıcaklıklardaki farklı iletkenlerin kontakları bağlandığında oluşur.
• İndüksiyonun EMF'si. Bir manyetik alana dönen bir iletken yerleştirildiğinde bir jeneratörde meydana gelir. İletken sabit bir manyetik alanın kuvvet çizgilerini geçtiğinde veya manyetik alanın büyüklüğü değiştiğinde bir iletkende EMF indüklenecektir.
• Fotoelektrik EMF. Bu EMF'nin oluşumu, harici veya dahili bir fotoelektrik etki olgusu ile kolaylaştırılır.
• Piezoelektrik emf. EMF, bir madde gerildiğinde veya sıkıştırıldığında oluşur.

Sevgili dostlar, bugün "Aptallar için EMF" konusunu ele aldık. Görüldüğü gibi EMF elektrik kaynaklı olmayan kuvvet devredeki elektrik akımının akışını koruyan. EMF ile ilgili sorunların nasıl çözüldüğünü öğrenmek istiyorsanız, iletişime geçmenizi tavsiye ederiz. yazarlarımız– herhangi bir tematik sorunu çözme sürecini hızlı ve net bir şekilde açıklayacak, titizlikle seçilmiş ve kendini kanıtlamış uzmanlar. Ve gelenek gereği, sonunda sizi eğitim videosunu izlemeye davet ediyoruz. İyi seyirler ve çalışmalarınızda başarılar!

Temalar kodlayıcı KULLANIN : elektromotor kuvveti, akım kaynağının iç direnci, toplam için Ohm yasası elektrik devresi.

Şimdiye kadar, elektrik akımı çalışmasında, serbest yüklerin yönlü hareketini ele aldık. harici devre, yani akım kaynağının terminallerine bağlı iletkenlerde.

Bildiğimiz gibi pozitif yük:

Kaynağın pozitif terminalinden harici devreye girer;

Diğer hareketli yükler tarafından oluşturulan sabit bir elektrik alanının etkisi altında harici bir devrede hareket eder;

Kaynağın eksi kutbuna gelerek dış devrede yolunu tamamlar.

Şimdi pozitif yükümüzün yörüngesini kapatması ve pozitif terminale geri dönmesi gerekiyor. Bunu yapmak için, yolun son bölümünü - negatif terminalden pozitif terminale akım kaynağının içinde - aşması gerekiyor. Ama bir düşünün: oraya hiç gitmek istemiyor! Negatif terminal onu kendine çeker, pozitif terminal onu kendisinden uzaklaştırır ve sonuç olarak, kaynak içindeki yükümüze yönlendirilen bir elektrik kuvveti etki eder. aykırışarj hareketi (yani akımın yönüne karşı).

üçüncü taraf gücü

Bununla birlikte, akım devre boyunca akar; bu nedenle, terminallerin elektrik alanının karşıtlığına rağmen yükü kaynak boyunca "sürükleyen" bir kuvvet vardır (Şekil 1).

Pirinç. 1. Üçüncü taraf gücü

Bu kuvvet denir dış güç; Mevcut kaynağın çalıştığı onun sayesinde. Bir dış kuvvetin durağan bir elektrik alanla hiçbir ilgisi yoktur - sahip olduğu söylenir. elektriksiz Menşei; örneğin pillerde uygun kimyasal reaksiyonların akışı nedeniyle ortaya çıkar.

Akım kaynağı içindeki pozitif yükü q negatif terminalden pozitif terminale hareket ettirmek için harici bir kuvvetin çalışmasıyla gösterin. Dış kuvvetin yönü yük hareketinin yönü ile çakıştığı için bu iş pozitiftir. Bir dış kuvvetin yaptığı işe de denir. geçerli kaynak işlemi.

Dış devrede dış kuvvet yoktur, bu nedenle dış devrede yükü hareket ettirmek için dış kuvvetin işi sıfırdır. Bu nedenle, yükü tüm devre etrafında hareket ettiren bir dış kuvvetin işi, bu yükü yalnızca akım kaynağı içinde hareket ettirme işine indirgenir. Dolayısıyla, bu aynı zamanda yükü hareket ettiren bir dış kuvvetin işidir. zincir boyunca.

Dış kuvvetin potansiyel olmadığını görüyoruz - bir yükü kapalı bir yol boyunca hareket ettirirken yaptığı iş sıfıra eşit değil. Elektrik akımının dolaşımını sağlayan bu potansiyelsizliktir; potansiyel elektrik alan, daha önce de söylediğimiz gibi, sabit bir akımı destekleyemez.

Tecrübe, işin taşınan yük ile doğru orantılı olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, oran artık yüke bağlı değildir ve akım kaynağının niceliksel bir özelliğidir. Bu ilişki şu şekilde gösterilir:

(1)

Bu değer denir elektrik hareket gücü(EMF) akım kaynağı. Gördüğünüz gibi, EMF volt (V) cinsinden ölçülür, bu nedenle "elektromotor kuvvet" adı son derece talihsizdir. Ama uzun zamandır köklü, bu yüzden buna katlanmak zorundasın.

Pilin üzerindeki yazıyı gördüğünüzde: "1,5 V", bunun tam olarak EMF olduğunu bilin. Bu değer, pilin dış devrede oluşturduğu gerilime eşit midir? Görünüşe göre değil! Şimdi nedenini anlayacağız.

Tam bir devre için Ohm yasası

Herhangi bir akım kaynağının kendi direnci vardır, buna denir iç direnç bu kaynak. Dolayısıyla, bir akım kaynağının iki önemli özelliği vardır: EMF ve dahili direnç.

EMF'si eşit olan bir akım kaynağına izin verin ve bir dirence bir iç direnç bağlanır (bu durumda buna denir) harici direnç, veya Harici yük, veya yük). Bütün bunlara birlikte denir komple zincir(İncir. 2).

Pirinç. 2. Komple zincir

Görevimiz devredeki akımı ve direnç üzerindeki voltajı bulmaktır.

Zamanla devreden bir yük geçer. Formül (1)'e göre, işi mevcut kaynak yapar:

(2)

Akım gücü sabit olduğundan, kaynağın işi tamamen dirençlerde salınan ısıya dönüştürülür. Bu ısı miktarı Joule-Lenz yasası tarafından belirlenir:

(3)

Yani, ve (2) ve (3) formüllerinin doğru kısımlarını eşitliyoruz:

'a indirdikten sonra şunu elde ederiz:

Böylece devredeki akımı bulduk:

(4)

Formül (4) denir Tam bir devre için Ohm yasası.

Kaynak terminallerini ihmal edilebilir dirençli bir kabloyla bağlarsanız, kısa devre. Bu durumda, kaynaktan maksimum akım akacaktır - kısa devre akımı:

İç direncin küçük olması nedeniyle kısa devre akımı çok büyük olabilir. Örneğin bir el feneri pili aynı anda ısınarak ellerinizi yakar.

Akım gücünü (formül (4)) bilerek, devre bölümü için Ohm yasasını kullanarak direnç üzerindeki voltajı bulabiliriz:

(5)

Bu voltaj ve noktalar arasındaki potansiyel farktır (Şekil 2). Nokta Potansiyeli potansiyele eşit pozitif kaynak terminali; noktanın potansiyeli, negatif terminalin potansiyeline eşittir. Bu nedenle, stres (5) olarak da adlandırılır kaynak terminallerindeki voltaj.

Formül (5)'ten gerçek bir devrede ne olacağını görüyoruz - sonuçta birden küçük bir kesirle çarpılır. Ama burada iki durum var.

1. İdeal akım kaynağı. Bu, sıfır iç dirençli bir kaynağın adıdır. konumunda, formül (5) verir.

2. Açık devre. Elektrik devresinin dışındaki akım kaynağının kendisini düşünün. Bu durumda, dış direncin sonsuz büyük olduğunu varsayabiliriz: . O zaman değer ile ayırt edilemez ve formül (5) yine bize verir.

Bu sonucun anlamı basittir: kaynak devreye bağlı değilse, kaynağın kutuplarına bağlı voltmetre EMF'sini gösterecektir..

Elektrik devresi verimliliği

Bir direncin neden yük olarak adlandırıldığını anlamak zor değil. Bunun bir ampul olduğunu hayal edin. Ampulün ürettiği ısı, kullanışlı, çünkü bu sıcaklık sayesinde ampul amacını yerine getiriyor - ışık veriyor.

Zaman içinde faydalı yüke salınan ısı miktarını gösterelim.

Devredeki akım ise, o zaman

Mevcut kaynakta da belirli bir miktarda ısı açığa çıkar:

Devrede açığa çıkan toplam ısı miktarı:

Elektrik devresi verimliliği faydalı ısının toplama oranıdır:

Devrenin verimi, yalnızca akım kaynağı ideal ise bire eşittir.

Heterojen bir alan için Ohm yasası

Ohm'un basit yasası, devrenin sözde homojen bölümü - yani üzerinde akım kaynağı olmayan bölüm için geçerlidir. Şimdi hem homojen bir bölüm için Ohm yasasının hem de tam bir zincir için yukarıda elde edilen Ohm yasasının takip ettiği daha genel ilişkiler elde edeceğiz.

Devrenin bölümüne denir heterojen eğer bir akım kaynağı varsa. Başka bir deyişle homojen olmayan bir bölüm, EMF'li bir bölümdür.

Şek. Şekil 3, bir direnç ve bir akım kaynağı içeren homojen olmayan bir bölümü göstermektedir. Kaynağın EMF'si , iç direnci sıfır olarak kabul edilir (eğer kaynağın iç direnci ise, direnci basitçe bir dirençle değiştirebilirsiniz).

Pirinç. 3. EMF akıma "yardımcı olur":

Bölümdeki akım şiddeti eşittir, akım noktadan noktaya akar. Bu akımın tek bir kaynaktan kaynaklanması gerekmez. İncelenen alan, kural olarak, bir devrenin parçasıdır (şekilde gösterilmemiştir) ve bu devrede başka akım kaynakları bulunabilir. Bu nedenle, akım kümülatif eylemin sonucudur. Tümü Devredeki kaynaklar.

ve noktalarının potansiyelleri sırasıyla ve 'ye eşit olsun. Devrenin tüm kaynaklarının - yalnızca bu bölüme ait kaynak değil, aynı zamanda muhtemelen bu bölümün dışında da mevcut olan - eylemiyle üretilen sabit bir elektrik alanının potansiyelinden bahsettiğimizi bir kez daha vurguluyoruz.

Bölgemizdeki voltaj: Zamanla, kesitten bir yük geçerken, durağan elektrik alan işi yapar:

Ek olarak, pozitif çalışma mevcut kaynak tarafından yapılır (sonuçta, yük içinden geçti!):

Akım gücü sabittir, bu nedenle, sahada sabit bir elektrik alanı ve dış kaynak kuvvetleri tarafından gerçekleştirilen yükü ilerletmek için yapılan toplam çalışma tamamen ısıya dönüştürülür:.

Burada , ifadelerini ve Joule-Lenz yasasını değiştiriyoruz:

ile azaltarak, elde ederiz Bir devrenin homojen olmayan bir bölümü için Ohm yasası:

(6)

veya hangisi aynıdır:

(7)

Önündeki artı işaretine dikkat edin. Bunun nedenini daha önce belirtmiştik - bu durumda mevcut kaynak gerçekleştirir pozitif kendi içindeki yükü negatif terminalden pozitif kutba "sürükleyerek" çalışın. Basitçe söylemek gerekirse, kaynak, akımın bir noktadan diğerine akmasına "yardımcı olur".

Türetilmiş formüllerin (6) ve (7) iki sonucunu not ediyoruz.

1. Site homojen ise, o zaman . Daha sonra formül (6)'dan, zincirin homojen bir bölümü için - Ohm yasasını elde ederiz.

2. Akım kaynağının bir iç dirence sahip olduğunu varsayalım. Bu, daha önce de belirttiğimiz gibi, şununla değiştirmeye eşdeğerdir:

Şimdi ve noktalarını birleştirerek bölümümüzü kapatalım. Yukarıda tartışılan tam zinciri elde ediyoruz. Bu durumda, önceki formülün de tam bir zincir için Ohm yasasına dönüşeceği ortaya çıkıyor:

Bu nedenle, homojen bir bölüm için Ohm yasası ve tam bir devre için Ohm yasası, homojen olmayan bir bölüm için Ohm yasasını takip eder.

Kaynak, akımın bölümden geçmesini "önlediğinde" başka bir bağlantı durumu olabilir. Böyle bir durum Şekil l'de gösterilmiştir. 4. Burada to'dan gelen akım, kaynağın dış kuvvetlerinin etkisine karşı yönlendirilir.

Pirinç. 4. EMF akımı "müdahale eder":

Bu nasıl mümkün olabilir? Çok basit: ele alınan bölümün dışındaki devrede bulunan diğer kaynaklar, bölümdeki kaynağı "güçlendirir" ve akımın karşı akmasını sağlar. Telefonu şarja taktığınızda aynen böyle olur: prize takılan adaptör, telefon bataryasının dış kuvvetlerine karşı yüklerin hareket etmesine neden olur ve batarya bu şekilde şarj olur!

Şimdi formüllerimizin türetilmesinde ne değişecek? Tek bir şey - dış güçlerin çalışması negatif olacaktır:

O zaman homojen olmayan bir bölüm için Ohm yasası şu şekli alacaktır:

(8)

burada, daha önce olduğu gibi, bölümdeki voltajdır.

(7) ve (8) formüllerini bir araya getirelim ve EMF'li kısım için Ohm yasasını aşağıdaki gibi yazalım:

Akım bir noktadan diğerine akar. Akımın yönü dış kuvvetlerin yönü ile çakışıyorsa önüne “artı” konur; bu yönler zıt ise "eksi" konur.