คำแนะนำในการก่อสร้างและปรับปรุง

กระแสไฟฟ้าไม่ไหลในลวดทองแดงด้วยเหตุผลเดียวกับที่น้ำนิ่งอยู่ในท่อแนวนอน หากปลายด้านหนึ่งของท่อเชื่อมต่อกับอ่างเก็บน้ำในลักษณะที่สร้างความแตกต่างของแรงดัน ของเหลวจะไหลออกจากปลายด้านหนึ่ง เพื่อรักษาไว้เช่นเดียวกัน ดี.ซีต้องใช้อิทธิพลภายนอกในการเคลื่อนย้ายประจุ ผลกระทบนี้เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือ EMF

ระหว่างช่วงปลายวันที่ 18 ถึง ต้นศตวรรษที่ 19งานหลายศตวรรษของนักวิทยาศาสตร์ เช่น คูลอมบ์ ลากรองจ์ และปัวซอง ได้วางรากฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับการกำหนดปริมาณไฟฟ้าสถิต ความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจเรื่องไฟฟ้าในช่วงประวัติศาสตร์นี้ชัดเจน แฟรงคลินได้แนะนำแนวคิดเรื่อง "ปริมาณของสารไฟฟ้า" แล้ว แต่จนถึงขณะนี้ทั้งเขาและผู้สืบทอดไม่สามารถวัดได้

หลังจากการทดลองของกัลวานี โวลตาพยายามค้นหาหลักฐานว่า "ของเหลวกัลวานิก" ของสัตว์นั้นมีลักษณะเดียวกับ ไฟฟ้าสถิตย์- ในการค้นหาความจริง เขาค้นพบว่าเมื่ออิเล็กโทรดสองอันที่ทำจากโลหะต่างกันสัมผัสกันผ่านอิเล็กโทรไลต์ ทั้งสองอิเล็กโทรดจะมีประจุและยังคงมีประจุอยู่ แม้ว่าวงจรจะถูกปิดโดยโหลดก็ตาม ปรากฏการณ์นี้ไม่สอดคล้องกับแนวคิดที่มีอยู่เกี่ยวกับไฟฟ้า เนื่องจากประจุไฟฟ้าสถิตในกรณีนี้จะต้องรวมตัวกันอีกครั้ง

โวลตานำเสนอคำจำกัดความใหม่ของแรงที่กระทำในทิศทางของการแยกประจุและรักษาประจุไว้ในสถานะนี้ เขาเรียกว่าไฟฟ้า คำอธิบายคำอธิบายการทำงานของแบตเตอรี่นี้ไม่สอดคล้องกับ รากฐานทางทฤษฎีนักฟิสิกส์ในสมัยนั้น ในกระบวนทัศน์คูลอมบ์ในช่วงสามแรกของศตวรรษที่ 19 d.s. โวลตาถูกกำหนดโดยความสามารถของวัตถุบางชิ้นในการผลิตไฟฟ้าในวัตถุอื่นๆ

โอห์มมีส่วนสำคัญที่สุดในการอธิบายการทำงานของวงจรไฟฟ้า ผลการทดลองหลายชุดทำให้เขาสร้างทฤษฎีการนำไฟฟ้า เขาแนะนำปริมาณ "แรงดันไฟฟ้า" และกำหนดให้เป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างหน้าสัมผัส เช่นเดียวกับฟูริเยร์ ซึ่งในทฤษฎีของเขาแยกแยะความแตกต่างระหว่างปริมาณความร้อนและอุณหภูมิในการถ่ายเทความร้อน โอห์มได้สร้างแบบจำลองโดยการเปรียบเทียบที่เกี่ยวข้องกับปริมาณประจุที่ถ่ายโอน แรงดันไฟฟ้า และการนำไฟฟ้า กฎของโอห์มไม่ได้ขัดแย้งกับความรู้ที่สั่งสมมาเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต

เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าในตัวนำให้คงอยู่เป็นเวลานาน ประจุที่จ่ายจากกระแสนั้นจะต้องถูกกำจัดออกจากปลายตัวนำอย่างต่อเนื่องซึ่งมีศักยภาพต่ำกว่า (พิจารณาว่าพาหะปัจจุบันจะถือว่าเป็นประจุบวก) ในขณะที่ประจุจะถูกจ่ายอย่างต่อเนื่องจนถึงจุดสิ้นสุดด้วยศักยภาพที่สูงกว่า นั่นคือจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการหมุนเวียนของค่าธรรมเนียม ในรอบนี้ ค่าธรรมเนียมจะต้องเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางปิด การเคลื่อนที่ของพาหะในปัจจุบันเกิดขึ้นได้โดยใช้แรงที่ไม่มีแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสถิต กองกำลังดังกล่าวเรียกว่าบุคคลที่สาม ปรากฎว่าเพื่อรักษากระแส จำเป็นต้องใช้แรงภายนอกที่กระทำตามความยาวทั้งหมดของวงจรหรือในแต่ละส่วนของวงจร

ความหมายและสูตรของ EMF

คำนิยาม

ปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่เท่ากับการทำงานของแรงภายนอกในการเคลื่อนย้ายหน่วย ประจุบวก, เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF)ทำหน้าที่ในวงจรหรือส่วนของวงจร มีการระบุ EMF ในทางคณิตศาสตร์ เราเขียนคำจำกัดความของ EMF เป็น:

โดยที่ A คืองานที่ทำโดยแรงภายนอก q คือประจุที่งานนั้นถูกทำ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดเป็นตัวเลขเท่ากับความต่างศักย์ที่ปลายองค์ประกอบหากเปิดอยู่ ซึ่งทำให้สามารถวัด EMF ด้วยแรงดันไฟฟ้าได้

EMF ที่ทำหน้าที่ในวงจรปิดสามารถกำหนดเป็นการไหลเวียนของเวกเตอร์แรงดึงของแรงภายนอก:

ความแรงของสนามของแรงภายนอกอยู่ที่ไหน หากความแรงของสนามของแรงภายนอกไม่เป็นศูนย์เฉพาะในบางส่วนของวงจรเท่านั้น เช่น ในส่วนที่ 1-2 ดังนั้นการรวมในนิพจน์ (2) สามารถทำได้เฉพาะในส่วนนี้เท่านั้น ดังนั้น EMF ที่กระทำต่อวงจรส่วนที่ 1-2 จึงถูกกำหนดเป็น:

สูตร(2)ให้มากที่สุด คำจำกัดความทั่วไป EMF ซึ่งสามารถใช้ได้ทุกโอกาส

กฎของโอห์มสำหรับส่วนใดก็ได้ของวงจร

ส่วนของโซ่ที่แรงภายนอกกระทำเรียกว่าต่างกัน เป็นไปตามความเท่าเทียมกันดังต่อไปนี้:

โดยที่ U 12 =IR 21 - แรงดันตก (หรือแรงดัน) ในวงจรส่วนที่ 1-2 (I-current)

– ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างส่วนปลายของส่วน

– แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีอยู่ในส่วนของวงจร

เท่ากับผลรวมพีชคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งที่มาทั้งหมดที่อยู่ในพื้นที่ที่กำหนด

ควรคำนึงว่า EMF สามารถเป็นบวกและลบได้ EMF เรียกว่าเป็นบวกหากเพิ่มศักยภาพในทิศทางของกระแส (กระแสไหลจากลบไปยังบวกของแหล่งกำเนิด)

หน่วยวัด

มิติของ EMF เกิดขึ้นพร้อมกับมิติของศักยภาพ หน่วยพื้นฐานของการวัด EMF ในระบบ SI คือ: =Vตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างออกกำลังกาย.

แรงเคลื่อนไฟฟ้าขององค์ประกอบคือ 10 V สร้างกระแสในวงจรเท่ากับ 0.4 A แรงภายนอกทำงานอะไรใน 1 นาที?

สารละลาย.

เราใช้สูตรคำนวณ EMF เป็นพื้นฐานในการแก้ปัญหา:

ประจุที่ผ่านวงจรที่กำลังพิจารณาใน 1 นาที สามารถพบได้เป็น:เราแสดงงานจาก (1.1) ใช้ (1.2) ในการคำนวณค่าธรรมเนียมเราได้รับ:

หน่วยวัด

มิติของ EMF เกิดขึ้นพร้อมกับมิติของศักยภาพ หน่วยพื้นฐานของการวัด EMF ในระบบ SI คือ: =Vลองแปลงเวลาที่กำหนดในเงื่อนไขของปัญหาเป็นวินาที (นาที=60 วินาที) แล้วทำการคำนวณ:

คำตอบ.

A=240 เจ

แผ่นโลหะที่มีรัศมี a หมุนด้วยความเร็วเชิงมุมและเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าโดยใช้หน้าสัมผัสแบบเลื่อนที่สัมผัสแกนของดิสก์และเส้นรอบวง (รูปที่ 1) แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ปรากฏระหว่างแกนของดิสก์กับขอบด้านนอกจะเป็นอย่างไร?

เอกสารฉบับนี้กล่าวถึงคำศัพท์พื้นฐาน กฎหมาย และวิธีการคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก การใช้วัสดุที่แสดงด้านล่างทำให้คุณสามารถตรวจสอบความแรงของกระแสในวงจรที่เชื่อมต่อถึงกันและการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในหม้อแปลงมาตรฐานได้อย่างอิสระ ข้อมูลนี้จะมีประโยชน์ในการแก้ปัญหาทางไฟฟ้าต่างๆ ฟลักซ์แม่เหล็ก

  • การจัดเรียงตัวนำ/สายไฟตั้งฉาก
  • ความเร่งของการเคลื่อนไหว

รูปภาพด้านบนแสดงวิธีการกำหนดทิศทางของกระแสในตัวนำโดยใช้กฎง่ายๆ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำคืออะไร

การเคลื่อนที่ของประจุที่ระบุไว้ข้างต้นจะสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นหากวงจรเปิดอยู่ สูตรที่นำเสนอแสดงให้เห็นว่า EMF จะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลักอย่างไร:

  • การแสดงออกของเวกเตอร์ของฟลักซ์แม่เหล็ก (B);
  • ความยาว (l) และความเร็วของการเคลื่อนที่ (v) ของตัวนำควบคุม
  • มุม (α) ระหว่างเวกเตอร์การเคลื่อนที่/การเหนี่ยวนำ

ผลลัพธ์ที่คล้ายกันนี้สามารถได้รับหากระบบประกอบด้วยวงจรตัวนำที่อยู่นิ่งซึ่งได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่กำลังเคลื่อนที่ การปิดวงจรจะสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเคลื่อนที่ของประจุ หากใช้ตัวนำหลายตัว (คอยล์) หรือเคลื่อนที่เร็วขึ้น กระแสไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้น หลักการที่นำเสนอนี้สามารถนำไปใช้ในการแปลงแรงทางกลเป็นไฟฟ้าได้สำเร็จ

การกำหนดและหน่วยวัด

EMF ในสูตรแสดงโดยเวกเตอร์ E ซึ่งหมายถึงแรงดึงที่เกิดจากแรงภายนอก ดังนั้นค่านี้สามารถประมาณได้จากความต่างศักย์ ตามกระแส มาตรฐานสากล(SI) มีหน่วยวัดเป็นหนึ่งโวลต์ ค่าขนาดใหญ่และขนาดเล็กระบุโดยใช้คำนำหน้าหลายคำ: "micro", "kilo" ฯลฯ

กฎของฟาราเดย์และเลนซ์

หากพิจารณาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า สูตรของนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้จะช่วยชี้แจงอิทธิพลร่วมกันของพารามิเตอร์ระบบที่สำคัญ คำจำกัดความของฟาราเดย์ทำให้สามารถชี้แจงการพึ่งพาของแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้ (อี– ค่าเฉลี่ย) จากการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก (Δเอฟ) และเวลา (Δที):

E = – ∆F/ ∆t

ข้อสรุประหว่างกาล:

  • กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นถ้าต่อหน่วยเวลาที่ตัวนำข้ามเส้นแรงแม่เหล็กจำนวนมาก
  • “-” ในสูตรจะช่วยคำนึงถึงความสัมพันธ์ระหว่างขั้ว E ความเร็วการเคลื่อนที่ของเฟรม และทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ

Lenz ยืนยันการพึ่งพา EMF จากการเปลี่ยนแปลงใดๆ ของฟลักซ์แม่เหล็ก เมื่อวงจรคอยล์ปิด จะมีการสร้างเงื่อนไขการเคลื่อนที่ของประจุ ในรูปลักษณ์นี้ การออกแบบจะถูกแปลงเป็นโซลินอยด์ทั่วไป สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันจะเกิดขึ้นข้างๆ

นักวิทยาศาสตร์คนนี้ได้พิสูจน์แล้ว คุณสมบัติที่สำคัญแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ สนามที่สร้างโดยคอยล์จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงของการไหลภายนอก

การเคลื่อนตัวของเส้นลวดในสนามแม่เหล็ก

ดังที่แสดงในสูตรแรก (E = B * l * v * sinα) ความกว้างของแรงเคลื่อนไฟฟ้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของตัวนำ แม่นยำยิ่งขึ้น อิทธิพลนี้เกิดขึ้นจากจำนวนสายไฟต่อความยาวหน่วยของพื้นที่ทำงานของวงจร ข้อสรุปที่คล้ายกันสามารถสรุปได้โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเคลื่อนที่ เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับตำแหน่งสัมพัทธ์ของปริมาณเวกเตอร์ที่ทำเครื่องหมายไว้ (sinα)

สำคัญ!การเคลื่อนที่ของตัวนำตามแนวแรงไม่กระตุ้นให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า

รีลหมุน

เป็นเรื่องยากที่จะรับประกันการจัดเรียงส่วนประกอบการทำงานที่เหมาะสมที่สุดในขณะที่เคลื่อนย้ายไปพร้อมๆ กัน เมื่อใช้ลวดตรงที่แสดงในตัวอย่าง อย่างไรก็ตามการดัดโครงคุณจะได้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบง่ายๆ ให้ผลสูงสุดโดยการเพิ่มจำนวนตัวนำต่อหน่วยปริมาณการทำงาน การออกแบบที่สอดคล้องกับพารามิเตอร์ที่ระบุไว้คือคอยล์ซึ่งเป็นองค์ประกอบทั่วไปของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสมัยใหม่ เครื่องปรับอากาศ.

เพื่อประมาณค่าฟลักซ์แม่เหล็ก (เอฟ) คุณสามารถใช้สูตร:

F = B * S * cosα,

โดยที่ S คือพื้นที่ของพื้นผิวการทำงานที่พิจารณา

คำอธิบาย.เมื่อโรเตอร์หมุนสม่ำเสมอ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงไซนัสซอยด์แบบไซคลิกที่สอดคล้องกันในฟลักซ์แม่เหล็ก แอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตจะเปลี่ยนไปในลักษณะเดียวกัน จากรูปที่เห็นได้ชัดเจนว่าขนาดของช่องว่างระหว่างส่วนประกอบการทำงานหลักของโครงสร้างมีความสำคัญบางประการ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเอง

ถ้ากระแสสลับถูกส่งผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีลักษณะกำลังไฟฟ้าใกล้เคียงกัน (แปรผันสม่ำเสมอ) มันสร้างฟลักซ์แม่เหล็กไซน์ซอยด์สลับซึ่งในทางกลับกันจะกระตุ้นให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุและการก่อตัวของแรงเคลื่อนไฟฟ้า กระบวนการนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำตนเอง

โดยคำนึงถึงการพิจารณาด้วย หลักการพื้นฐานมันง่ายที่จะตัดสินว่า F = L * l ค่า L (ในเฮนรี่) กำหนดลักษณะอุปนัยของขดลวด พารามิเตอร์นี้ขึ้นอยู่กับจำนวนรอบต่อความยาวหน่วย (ลิตร) และพื้นที่ ภาพตัดขวางตัวนำ

การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

หากคุณประกอบโมดูลจากขดลวดสองเส้น คุณสามารถสังเกตปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำร่วมกันได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การวัดพื้นฐานจะแสดงให้เห็นว่าเมื่อระยะห่างระหว่างองค์ประกอบเพิ่มขึ้น ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลง ปรากฏการณ์ตรงกันข้ามจะสังเกตได้เมื่อช่องว่างลดลง

เพื่อค้นหาส่วนประกอบที่เหมาะสมเมื่อสร้าง ไดอะแกรมไฟฟ้าคุณต้องศึกษาการคำนวณเฉพาะเรื่อง:

  • คุณสามารถยกตัวอย่างขดลวดที่มีจำนวนรอบต่างกัน (n1 และ n2)
  • การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน (2) เมื่อกระแสไหลผ่านวงจรแรกฉัน1 จะถูกคำนวณดังนี้:

M2 = (n2 * F)/ I1

  • หลังจากเปลี่ยนนิพจน์นี้แล้ว ให้กำหนดค่าของฟลักซ์แม่เหล็ก:

F = (M2/n2) *I1

  • ในการคำนวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า สูตรนี้เหมาะสมจากการอธิบายหลักการพื้นฐาน:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

หากจำเป็น คุณสามารถใช้อัลกอริธึมที่คล้ายกันเพื่อค้นหาอัตราส่วนของคอยล์แรก:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt = M 1 * ΔI2/ Δt

ควรสังเกตว่าในกรณีนี้แรง (I2) ในวงจรการทำงานที่สองมีความสำคัญ

อิทธิพลของข้อต่อ (การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน - M) คำนวณโดยใช้สูตร:

M = K * √(L1 * l2)

ค่าสัมประสิทธิ์พิเศษ (K) คำนึงถึงแรงเชื่อมต่อจริงระหว่างขดลวด

EMF ประเภทต่าง ๆ ใช้ที่ไหน?

การเคลื่อนที่ของตัวนำในสนามแม่เหล็กจะใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า การหมุนของโรเตอร์นั้นมั่นใจได้จากความแตกต่างของระดับของเหลว (โรงไฟฟ้าพลังน้ำ) พลังงานลม กระแสน้ำ และเครื่องยนต์เชื้อเพลิง

จำนวนรอบที่แตกต่างกัน (การเหนี่ยวนำร่วมกัน) ใช้เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าตามต้องการ ในการออกแบบดังกล่าว การมีเพศสัมพันธ์จะเพิ่มขึ้นโดยใช้แกนเฟอร์โรแมกเนติก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กใช้เพื่อสร้างแรงผลักอันทรงพลังเมื่อสร้างสิ่งล้ำสมัย เส้นทางการขนส่ง- การลอยตัวที่สร้างขึ้นทำให้สามารถกำจัดแรงเสียดทานและเพิ่มความเร็วของรถไฟได้อย่างมาก

วีดีโอ

หัวข้อของตัวประมวลผลการตรวจสอบ Unified State: แรงเคลื่อนไฟฟ้า, ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแส, กฎของโอห์มสำหรับผลรวม วงจรไฟฟ้า.

จนถึงขณะนี้เมื่อศึกษากระแสไฟฟ้าเราได้พิจารณาการเคลื่อนที่ในทิศทางของประจุอิสระแล้ว วงจรภายนอกนั่นคือในตัวนำที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

อย่างที่เราทราบ ประจุบวก:

มันจะเข้าสู่วงจรภายนอกจากขั้วบวกของแหล่งกำเนิด

เคลื่อนที่ในวงจรภายนอกภายใต้อิทธิพลของวัตถุที่อยู่นิ่ง สนามไฟฟ้าสร้างขึ้นโดยประจุเคลื่อนที่อื่น ๆ

มันมาถึงขั้วลบของแหล่งกำเนิด ทำให้เส้นทางของมันในวงจรภายนอกสมบูรณ์

ตอนนี้ประจุบวกของเราต้องปิดเส้นทางของมันและกลับสู่ขั้วบวก ในการทำเช่นนี้ เขาต้องเอาชนะส่วนสุดท้ายของเส้นทาง - ภายในแหล่งกำเนิดกระแสจากขั้วลบไปยังขั้วบวก แต่คิดดูสิเขาไม่อยากไปที่นั่นเลย! ขั้วลบจะดึงดูดมันเข้าหาตัวเอง ขั้วบวกจะผลักมันออกจากตัวมันเอง และด้วยเหตุนี้ ประจุของเราภายในแหล่งกำเนิดจึงถูกกระทำโดยแรงไฟฟ้าที่พุ่งเข้าหาตัวมันเอง ขัดต่อการเคลื่อนที่ของประจุ (เช่น ต้านทิศทางของกระแส)

แรงของบุคคลที่สาม

อย่างไรก็ตามกระแสจะไหลผ่านวงจร ดังนั้นจึงมีแรงที่ "ดึง" ประจุผ่านแหล่งกำเนิดแม้จะมีความต้านทานของสนามไฟฟ้าของขั้วต่อก็ตาม (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การบังคับใช้ของบุคคลที่สาม

พลังนี้เรียกว่า แรงภายนอก- ต้องขอบคุณแหล่งที่มาปัจจุบันที่ทำงาน แรงภายนอกไม่เกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง กล่าวกันว่ามี ไม่ใช่ไฟฟ้าต้นทาง; ตัวอย่างเช่นในแบตเตอรี่เกิดขึ้นเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่เหมาะสม

ขอให้เราแสดงด้วยการทำงานของแรงภายนอกเพื่อย้ายประจุบวก q ภายในแหล่งกำเนิดกระแสจากขั้วลบไปยังขั้วบวก งานนี้เป็นไปในเชิงบวก เนื่องจากทิศทางของแรงภายนอกเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุ งานของแรงภายนอกเรียกอีกอย่างว่า การดำเนินงานของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน.

ไม่มีแรงภายนอกในวงจรภายนอก ดังนั้นงานที่ทำโดยแรงภายนอกเพื่อย้ายประจุในวงจรภายนอกจึงเป็นศูนย์ ดังนั้นการทำงานของแรงภายนอกในการเคลื่อนย้ายประจุรอบวงจรทั้งหมดจึงลดลงเหลือเพียงการเคลื่อนย้ายประจุนี้ภายในแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าเท่านั้น ดังนั้นนี่คืองานของแรงภายนอกในการเคลื่อนย้ายประจุด้วย ตลอดห่วงโซ่.

เราเห็นว่าแรงภายนอกไม่มีศักยภาพ - งานของมันเมื่อเคลื่อนที่ประจุไปตามเส้นทางปิดไม่เป็นศูนย์ การไม่มีศักยภาพนี้เองที่ทำให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้า ศักยภาพ สนามไฟฟ้าอย่างที่เราบอกไปแล้วว่าไม่สามารถรองรับกระแสคงที่ได้

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่างานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าใช้จ่ายที่ถูกย้าย ดังนั้นอัตราส่วนจึงไม่ขึ้นอยู่กับประจุอีกต่อไปและเป็นลักษณะเชิงปริมาณของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน ความสัมพันธ์นี้แสดงโดย:

(1)

ปริมาณนี้เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า(EMF) ของแหล่งที่มาปัจจุบัน อย่างที่คุณเห็น EMF มีหน่วยวัดเป็นโวลต์ (V) ดังนั้นชื่อ "แรงเคลื่อนไฟฟ้า" จึงน่าเสียดายอย่างยิ่ง แต่มันฝังแน่นมานานแล้ว ดังนั้นคุณต้องทำใจกับมัน

เมื่อคุณเห็นข้อความบนแบตเตอรี่: "1.5 V" ให้รู้ว่านี่คือ EMF อย่างแน่นอน ค่านี้เท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่สร้างโดยแบตเตอรี่ในวงจรภายนอกหรือไม่? ปรากฎว่าไม่! ตอนนี้เราจะเข้าใจว่าทำไม

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์

แหล่งกระแสใด ๆ ก็มีความต้านทานในตัวเองซึ่งเรียกว่า ความต้านทานภายในแหล่งที่มานี้ ดังนั้นแหล่งกำเนิดปัจจุบันจึงมีลักษณะสำคัญสองประการ: แรงเคลื่อนไฟฟ้า และความต้านทานภายใน

ให้แหล่งกำเนิดกระแสที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเท่ากับและความต้านทานภายในเชื่อมต่อกับตัวต้านทาน (ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่า ตัวต้านทานภายนอก, หรือ โหลดภายนอก, หรือ น้ำหนักบรรทุก- ทั้งหมดนี้รวมกันเรียกว่า โซ่เต็ม(รูปที่ 2)

ข้าว. 2. วงจรสมบูรณ์

หน้าที่ของเราคือค้นหากระแสในวงจรและแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทาน

เมื่อเวลาผ่านไป ประจุจะผ่านวงจร ตามสูตร (1) แหล่งที่มาปัจจุบันทำงานดังต่อไปนี้:

(2)

เนื่องจากความแรงของกระแสคงที่ งานของแหล่งกำเนิดจึงถูกแปลงเป็นความร้อนทั้งหมด ซึ่งถูกปล่อยออกมาที่ความต้านทานและ ปริมาณความร้อนนี้ถูกกำหนดโดยกฎจูล–เลนซ์:

(3)

ดังนั้น , และเราเท่ากับด้านขวามือของสูตร (2) และ (3):

หลังจากลดแล้วเราจะได้:

ดังนั้นเราจึงพบกระแสในวงจร:

(4)

เรียกว่าสูตร (4) กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์.

หากคุณเชื่อมต่อขั้วของแหล่งกำเนิดด้วยลวดที่มีความต้านทานเล็กน้อยคุณจะได้รับ ไฟฟ้าลัดวงจร- ในกรณีนี้กระแสสูงสุดจะไหลผ่านแหล่งกำเนิด - ปัจจุบัน ไฟฟ้าลัดวงจร :

เนื่องจากความต้านทานภายในมีน้อย กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจึงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ AA มีความร้อนสูงจนทำให้มือคุณไหม้

เมื่อทราบความแรงของกระแส (สูตร (4)) เราสามารถหาแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานได้โดยใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร:

(5)

แรงดันไฟฟ้านี้คือความต่างศักย์ระหว่างจุดและ (รูปที่ 2) ศักย์ของจุดเท่ากับศักย์ของขั้วบวกของแหล่งกำเนิด ศักย์ของจุดเท่ากับศักย์ของขั้วลบ ดังนั้นจึงเรียกว่าแรงดันไฟฟ้า (5) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต้นทาง.

เราเห็นจากสูตร (5) จะเกิดอะไรขึ้นในวงจรจริง - หลังจากนั้นจะคูณด้วยเศษส่วนที่น้อยกว่าหนึ่ง แต่มี 2 กรณีคือ

1. แหล่งกระแสในอุดมคติ- นี่คือชื่อของแหล่งกำเนิดที่มีความต้านทานภายในเป็นศูนย์ เมื่อสูตร (5) ให้

2. วงจรเปิด- ลองพิจารณาแหล่งกำเนิดกระแสด้วยตัวเองภายนอกวงจรไฟฟ้า ในกรณีนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าความต้านทานภายนอกมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์: จากนั้นปริมาณจะแยกไม่ออกจาก และสูตร (5) ให้ค่าเราอีกครั้ง

ความหมายของผลลัพธ์นี้ง่ายมาก: หากแหล่งกำเนิดไม่ได้เชื่อมต่อกับวงจรโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งกำเนิดจะแสดงแรงเคลื่อนไฟฟ้า.

ประสิทธิภาพวงจรไฟฟ้า

เข้าใจได้ไม่ยากว่าเหตุใดตัวต้านทานจึงเรียกว่าเพย์โหลด ลองนึกภาพว่าเป็นหลอดไฟ ความร้อนที่เกิดจากหลอดไฟคือ มีประโยชน์เนื่องจากความอบอุ่นนี้ หลอดไฟจึงบรรลุจุดประสงค์โดยให้แสงสว่าง

ให้เราแสดงปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำหนักบรรทุกในช่วงเวลา

หากกระแสไฟฟ้าในวงจรเท่ากับ แสดงว่า

ความร้อนจำนวนหนึ่งยังถูกปล่อยออกมาที่แหล่งกำเนิดปัจจุบัน:

ปริมาณความร้อนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในวงจรเท่ากับ:

ประสิทธิภาพวงจรไฟฟ้าคืออัตราส่วนของความร้อนที่มีประโยชน์ต่อความร้อนทั้งหมด:

ประสิทธิภาพของวงจรจะเท่ากับความสามัคคีก็ต่อเมื่อแหล่งกำเนิดกระแสในอุดมคติเท่านั้น

กฎของโอห์มสำหรับพื้นที่ต่างกัน

กฎง่ายๆ ของโอห์มใช้ได้กับส่วนที่เรียกว่าส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจร นั่นคือส่วนที่ไม่มีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ตอนนี้เราจะได้ความสัมพันธ์ทั่วไปมากขึ้น ซึ่งทั้งกฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันและกฎของโอห์มที่ได้รับข้างต้นสำหรับห่วงโซ่ที่สมบูรณ์จะตามมา

ส่วนของโซ่เรียกว่า ต่างกันหากมีแหล่งที่มาปัจจุบันอยู่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พื้นที่ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันคือพื้นที่ที่มี EMF

ในรูป รูปที่ 3 แสดงส่วนที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งมีตัวต้านทานและแหล่งกำเนิดกระแส แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดเท่ากับ ความต้านทานภายในจะถือว่าเท่ากับศูนย์ (หากความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดเท่ากับ คุณสามารถแทนที่ตัวต้านทานด้วยตัวต้านทานได้)

ข้าว. 3. EMF “ช่วย” กระแส:

ความแรงของกระแสในพื้นที่เท่ากับ กระแสไหลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง กระแสนี้ไม่จำเป็นต้องเกิดจากแหล่งเดียว ตามกฎแล้วส่วนที่พิจารณาเป็นส่วนหนึ่งของวงจรบางอย่าง (ไม่แสดงในรูป) และแหล่งกระแสอื่น ๆ อาจมีอยู่ในวงจรนี้ ดังนั้นกระแสจึงเป็นผลลัพธ์ของการกระทำที่รวมกัน ทุกคนแหล่งที่มีอยู่ในวงจร

ให้ศักยภาพของคะแนนและเท่ากับและตามลำดับ ให้เราเน้นย้ำอีกครั้งว่าเรากำลังพูดถึงศักยภาพของสนามไฟฟ้าที่อยู่นิ่งซึ่งเกิดจากการกระทำของแหล่งกำเนิดทั้งหมดของวงจร - ไม่เพียงแต่แหล่งกำเนิดที่อยู่ในส่วนนี้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงแหล่งกำเนิดที่อยู่นอกส่วนนี้ด้วย

แรงดันไฟฟ้าในพื้นที่ของเราเท่ากับ: . เมื่อเวลาผ่านไป ประจุจะผ่านบริเวณนั้น ในขณะที่สนามไฟฟ้าที่อยู่นิ่งจะทำงาน:

นอกจากนี้แหล่งที่มาปัจจุบันยังทำงานในเชิงบวก (หลังจากนั้นประจุก็ผ่านไป!):

ความแรงของกระแสไฟฟ้าคงที่ ดังนั้นงานทั้งหมดในการเพิ่มประจุซึ่งดำเนินการในพื้นที่โดยสนามไฟฟ้าที่อยู่นิ่งและแรงภายนอกของแหล่งกำเนิดจึงถูกแปลงเป็นความร้อนทั้งหมด:

เราแทนที่นิพจน์นี้ด้วย และกฎ Joule–Lenz:

ลดด้วย เราก็ได้ กฎของโอห์มสำหรับส่วนไม่สม่ำเสมอของวงจร:

(6)

หรือซึ่งเหมือนกัน:

(7)

โปรดทราบ: มีเครื่องหมายบวกอยู่ด้านหน้า เราได้ระบุเหตุผลแล้ว - แหล่งที่มาปัจจุบันในกรณีนี้ดำเนินการ เชิงบวกทำงาน "ลาก" ประจุภายในตัวมันเองจากขั้วลบไปยังขั้วบวก พูดง่ายๆ ก็คือ แหล่งที่มา "ช่วย" การไหลของกระแสจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

ให้เราสังเกตผลที่ตามมาสองประการของสูตรที่ได้รับ (6) และ (7)

1. ถ้าพื้นที่เป็นเนื้อเดียวกันแล้ว . จากนั้นจากสูตร (6) เราได้กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่

2. สมมติว่าแหล่งกำเนิดปัจจุบันมีความต้านทานภายใน ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วนี้เทียบเท่ากับการแทนที่ด้วย:

ตอนนี้เรามาปิดส่วนของเราโดยเชื่อมต่อจุดและ เราได้รับวงจรที่สมบูรณ์ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ในกรณีนี้ ปรากฎว่าสูตรก่อนหน้านี้จะกลายเป็นกฎของโอห์มสำหรับสายโซ่ที่สมบูรณ์:

ดังนั้น กฎของโอห์มสำหรับหน้าตัดที่เป็นเนื้อเดียวกันและกฎของโอห์มสำหรับลูกโซ่ที่สมบูรณ์จึงเป็นไปตามกฎของโอห์มสำหรับหน้าตัดที่ไม่สม่ำเสมอ

อาจมีกรณีการเชื่อมต่ออีกกรณีหนึ่ง เมื่อแหล่งกำเนิด "ป้องกัน" กระแสไม่ให้ไหลผ่านบริเวณนั้น สถานการณ์นี้แสดงไว้ในรูปที่ 4. ที่นี่กระแสที่มาจากถึงนั้นพุ่งตรงต่อการกระทำของแรงภายนอกของแหล่งกำเนิด

ข้าว. 4. EMF “รบกวน” กับกระแส:

สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร? ง่ายมาก: แหล่งที่มาอื่นๆ อยู่ในวงจรภายนอกส่วนภายใต้การพิจารณา "กำลังเกิน" แหล่งที่มาในส่วนนั้นและบังคับให้กระแสไหลสวนทาง นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณชาร์จโทรศัพท์: อะแดปเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเต้ารับจะทำให้ประจุเคลื่อนไปโดยขัดกับแรงภายนอกในแบตเตอรี่ของโทรศัพท์ และด้วยเหตุนี้แบตเตอรี่จึงถูกชาร์จ!

อะไรจะเปลี่ยนไปในการได้มาของสูตรของเรา? มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น - งานของกองกำลังภายนอกจะกลายเป็นลบ:

กฎของโอห์มสำหรับพื้นที่ไม่สม่ำเสมอจะอยู่ในรูปแบบ:

(8)

ซึ่งยังคงมีความตึงเครียดในพื้นที่

ลองใส่สูตร (7) และ (8) เข้าด้วยกันแล้วเขียนกฎของโอห์มสำหรับส่วนที่มี EMF ดังนี้:

กระแสน้ำไหลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง หากทิศทางของกระแสตรงกับทิศทางของแรงภายนอกจะมีเครื่องหมาย "บวก" อยู่ข้างหน้า หากทิศทางเหล่านี้ตรงกันข้ามก็จะได้รับ "ลบ"

EMF เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นงานเฉพาะของแรงภายนอกในการเคลื่อนย้ายประจุเดี่ยวในวงจรของวงจรไฟฟ้า แนวคิดด้านไฟฟ้านี้เกี่ยวข้องกับการตีความทางกายภาพหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับความรู้ทางเทคนิคในด้านต่างๆ ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า นี่เป็นงานเฉพาะของแรงภายนอกที่ปรากฏในขดลวดอุปนัยเมื่อมีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้ากระแสสลับ ในทางเคมี หมายถึงความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิส รวมถึงระหว่างปฏิกิริยาที่มาพร้อมกับการแยกประจุไฟฟ้า ในวิชาฟิสิกส์ มันสอดคล้องกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สร้างขึ้นที่ปลายของเทอร์โมคัปเปิ้ลไฟฟ้า เป็นต้น เพื่ออธิบายสาระสำคัญของ EMF ด้วยคำพูดง่ายๆ– คุณจะต้องพิจารณาแต่ละตัวเลือกสำหรับการตีความ

ก่อนที่จะไปยังส่วนหลักของบทความ เราทราบว่า EMF และแรงดันไฟฟ้าเป็นแนวคิดที่คล้ายกันมากในความหมาย แต่ก็ยังแตกต่างกันบ้าง กล่าวโดยสรุป EMF อยู่บนแหล่งพลังงานโดยไม่มีโหลดและเมื่อโหลดเชื่อมต่อกับมันก็จะเป็นแรงดันไฟฟ้าอยู่แล้ว เนื่องจากจำนวนโวลต์ของแหล่งจ่ายไฟภายใต้โหลดมักจะน้อยกว่าที่ไม่มีเลยเล็กน้อย เนื่องจากความต้านทานภายในของแหล่งพลังงาน เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าและเซลล์กัลวานิก

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (การเหนี่ยวนำตัวเอง)

เริ่มต้นด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏการณ์นี้อธิบายไว้ในกฎหมาย ความหมายทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้คือความสามารถของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวนำที่อยู่ใกล้เคียง ในกรณีนี้ สนามต้องเปลี่ยนแปลง เช่น ขนาดและทิศทางของเวกเตอร์ หรือเคลื่อนที่สัมพันธ์กับตัวนำ หรือตัวนำต้องเคลื่อนที่สัมพันธ์กับสนามนี้ ในกรณีนี้จะเกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นที่ปลายตัวนำ

มีอีกปรากฏการณ์หนึ่งที่มีความหมายคล้ายกัน - การเหนี่ยวนำร่วมกัน อยู่ที่ความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงทิศทางและความแรงของกระแสของคอยล์หนึ่งทำให้เกิด EMF ที่ขั้วของคอยล์ใกล้เคียง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีสาขาต่าง ๆ รวมถึงไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ รองรับการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า โดยที่ฟลักซ์แม่เหล็กของขดลวดหนึ่งเหนี่ยวนำกระแสและแรงดันไฟฟ้าในวินาที

ในวิศวกรรมไฟฟ้า ในการผลิตตัวแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแบบพิเศษจะใช้ผลกระทบทางกายภาพที่เรียกว่า EMF ซึ่งให้ค่าที่ต้องการของปริมาณที่มีประสิทธิผล (กระแสและแรงดันไฟฟ้า) ด้วยปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำ วิศวกรจึงสามารถพัฒนาอุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากได้ ตั้งแต่อุปกรณ์ธรรมดา (ตัวเหนี่ยวนำ) ไปจนถึงหม้อแปลงไฟฟ้า

แนวคิดของการเหนี่ยวนำร่วมกันหมายถึงกระแสสลับเท่านั้น ซึ่งการไหลในวงจรหรือตัวนำจะเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็ก

กระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางคงที่มีลักษณะเฉพาะโดยการแสดงลักษณะอื่นของแรงนี้ เช่น ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ขั้ว เซลล์กัลวานิกซึ่งเราจะพูดถึงต่อไป

มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเดียวกันนั้นสังเกตได้ในการออกแบบหรือองค์ประกอบหลักซึ่งเป็นขดลวดเหนี่ยวนำ งานของเขาได้รับการอธิบายเป็นภาษาที่สามารถเข้าถึงได้ในหลายๆ คน หนังสือเรียนที่เกี่ยวข้องกับวิชาที่เรียกว่า "วิศวกรรมไฟฟ้า" เพื่อให้เข้าใจถึงแก่นแท้ของกระบวนการที่เกิดขึ้น ก็เพียงพอที่จะจำไว้ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนั้นเกิดขึ้นเมื่อตัวนำเคลื่อนที่ภายในสนามอื่น

ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่กล่าวข้างต้น ตัวนับ EMF จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในขดลวดกระดองของมอเตอร์ระหว่างการทำงาน ซึ่งมักเรียกว่า "แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ" เพราะเมื่อเครื่องยนต์กำลังทำงาน เครื่องยนต์จะหันไปทางแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยตรง นอกจากนี้ยังอธิบายถึงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของกระแสไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้เมื่อโหลดเพิ่มขึ้นหรือเพลาติดขัด เช่นเดียวกับกระแสสตาร์ท สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าเงื่อนไขทั้งหมดสำหรับการปรากฏตัวของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นนั้นชัดเจน - การเปลี่ยนแปลงที่ถูกบังคับในสนามแม่เหล็กของขดลวดทำให้เกิดแรงบิดบนแกนโรเตอร์

น่าเสียดายที่ภายในขอบเขตของบทความนี้เราจะไม่เจาะลึกหัวข้อนี้ - เขียนความคิดเห็นหากคุณสนใจและเราจะบอกคุณเกี่ยวกับเรื่องนี้

ในอีกทางหนึ่ง อุปกรณ์ไฟฟ้า- เครื่องกำเนิดทุกอย่างเหมือนกันทุกประการ แต่กระบวนการที่เกิดขึ้นนั้นมีทิศทางตรงกันข้าม ผ่านขดลวดโรเตอร์ กระแสไฟฟ้าสนามแม่เหล็กจะปรากฏขึ้นรอบๆ (สามารถใช้แม่เหล็กถาวรได้) เมื่อโรเตอร์หมุน สนามจะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งกระแสไฟฟ้าโหลดจะถูกลบออก

ทฤษฎีเพิ่มเติมเล็กน้อย

เมื่อออกแบบวงจรดังกล่าว การกระจายกระแสและแรงดันตกคร่อม แต่ละองค์ประกอบ- ในการคำนวณการกระจายของพารามิเตอร์แรกจะใช้ผลรวมที่ทราบจากฟิสิกส์ - ผลรวมของแรงดันตก (โดยคำนึงถึงเครื่องหมาย) ในทุกสาขาของวงจรปิดเท่ากับผลรวมพีชคณิตของ EMF ของสาขาของ วงจรนี้) และเพื่อกำหนดค่า พวกมันใช้สำหรับส่วนของวงจรหรือกฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ ตามสูตรที่ให้ไว้ด้านล่าง:

ผม=อี/(ร+อาร์)

ที่ไหนE – แรงเคลื่อนไฟฟ้าR – ความต้านทานโหลดr คือความต้านทานของแหล่งพลังงาน

ความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานคือความต้านทานของขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งขึ้นอยู่กับหน้าตัดของเส้นลวดที่ใช้พันและความยาวของมันตลอดจนความต้านทานภายในของเซลล์กัลวานิกซึ่งขึ้นอยู่กับ สถานะของแอโนด แคโทด และอิเล็กโทรไลต์

เมื่อทำการคำนวณต้องคำนึงถึงความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานซึ่งถือเป็นการเชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรด้วย ด้วยแนวทางที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยคำนึงถึง ค่าขนาดใหญ่กระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน โดยคำนึงถึงความต้านทานของตัวนำเชื่อมต่อแต่ละตัวด้วย

EMF ในชีวิตประจำวันและหน่วยวัด

ตัวอย่างอื่นๆ พบได้ในชีวิตจริงของบุคคลทั่วไป หมวดหมู่นี้รวมถึงสิ่งที่คุ้นเคย เช่น แบตเตอรี่ขนาดเล็ก และแบตเตอรี่ขนาดเล็กอื่นๆ ในกรณีนี้ EMF การทำงานเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นภายในแหล่งจ่ายแรงดันคงที่

เมื่อเกิดขึ้นที่ขั้ว (ขั้ว) ของแบตเตอรี่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงภายใน องค์ประกอบจะพร้อมสำหรับการใช้งานโดยสมบูรณ์ เมื่อเวลาผ่านไป EMF จะลดลงเล็กน้อย และความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ดังนั้น หากคุณวัดแรงดันไฟฟ้าบนแบตเตอรี่ AA ที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับสิ่งใดๆ คุณจะเห็นค่าปกติ 1.5V (หรือประมาณนั้น) แต่เมื่อโหลดเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ สมมติว่าคุณติดตั้งลงในอุปกรณ์บางอย่าง มันไม่ทำงาน

ทำไม เพราะถ้าเราสมมติว่าความต้านทานภายในของโวลต์มิเตอร์สูงกว่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่หลายเท่า คุณจะวัด EMF ของมันได้ เมื่อแบตเตอรี่เริ่มจ่ายกระแสให้กับโหลดที่ขั้วของมัน มันจะกลายเป็นไม่ใช่ 1.5V แต่พูดว่า 1.2V - อุปกรณ์มีแรงดันหรือกระแสไม่เพียงพอสำหรับการทำงานปกติ 0.3V นี้เองที่ทำให้ความต้านทานภายในขององค์ประกอบกัลวานิกลดลงอย่างแม่นยำ หากแบตเตอรี่เก่ามากและขั้วไฟฟ้าถูกทำลาย ก็อาจไม่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่เลย เช่น ศูนย์.

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่าง EMF และแรงดันไฟฟ้าอย่างชัดเจน ผู้เขียนพูดสิ่งเดียวกันในตอนท้ายของวิดีโอ ซึ่งคุณเห็นด้านล่าง

คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมว่า EMF ของเซลล์กัลวานิกเกิดขึ้นได้อย่างไร และวัดได้อย่างไรในวิดีโอต่อไปนี้:

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กมากเกิดขึ้นภายในเสาอากาศรับสัญญาณ ซึ่งต่อมาถูกขยายด้วยน้ำตกแบบพิเศษ และเราจะรับสัญญาณโทรทัศน์ วิทยุ และแม้แต่สัญญาณ Wi-Fi

บทสรุป

มาสรุปและจำสั้น ๆ อีกครั้งว่า EMF คืออะไรและค่านี้แสดงอยู่ในหน่วย SI ใด

  1. EMF กำหนดลักษณะการทำงานของแรงภายนอก (เคมีหรือกายภาพ) ที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า แรงนี้ทำหน้าที่ถ่ายโอนประจุไฟฟ้าผ่านมัน
  2. EMF เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวลต์
  3. ความแตกต่างระหว่าง EMF และแรงดันไฟฟ้าคือค่าแรกวัดโดยไม่มีโหลด และค่าที่สองคือค่าโหลด ในขณะที่ความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานถูกนำมาพิจารณาและอิทธิพลด้วย

และสุดท้าย เพื่อรวมเนื้อหาที่ครอบคลุมเข้าด้วยกัน ฉันขอแนะนำให้คุณดูอีกครั้ง วิดีโอที่ดีในหัวข้อนี้:

วัสดุ



หากคุณสังเกตเห็นข้อผิดพลาด ให้เลือกส่วนของข้อความแล้วกด Ctrl+Enter
แบ่งปัน:
คำแนะนำในการก่อสร้างและปรับปรุง