Stalni električni tok EMF tokovnega vira in notranji upor tokovnega vira

V dobi elektrike verjetno ni take osebe, ki ne bi vedela za obstoj električnega toka. Toda le malo ljudi se iz šole fizike spominja več kot ime količin: trenutna moč, napetost, odpornost, Ohmov zakon. In zelo malo ljudi se spomni, kaj pomenijo te besede.

V tem članku bomo razpravljali o tem, kako se pojavijo električni tok kako se prenaša vzdolž verige in kako uporabiti to vrednost v izračunih. Toda preden se premaknemo k glavnemu delu, se obrnemo na zgodovino odkritja električnega toka in njegovih virov, pa tudi na opredelitev, kaj je elektromotorna sila.

Zgodovina

Električna energija kot vir energije je znana že od antičnih časov, saj jo narava sama proizvaja v velikih količinah. Osupljiv primer je strela ali električna rampa. Kljub takšni bližini človeka je bila ta energija sredi sedemnajstega stoletja omejena: Otto von Gerike, burgomaster iz Magdeburga, je ustvaril stroj, ki omogoča ustvarjanje elektrostatičnega naboja. Sredi osemnajstega stoletja je Peter von Mushenbruck - znanstvenik iz Nizozemske - prvi na svetu. električni kondenzator imenovan Leiden v čast univerzi, kjer je delal.

Morda je odštevanje časa dejanskih odkritij, namenjenih elektriki, običajno začeti z delom Luigija Galvanija in Alessandra Volte, ki sta preučevala električne tokove v mišicah in pojav toka v tako imenovanih galvanskih celicah. Nadaljnje raziskave so nam odprle oči za odnos električne energije in magnetizma, pa tudi nekaj zelo uporabnih pojavov (kot je elektromagnetna indukcija), brez katerih si danes ni mogoče predstavljati našega življenja.

Toda ne bomo se poglobili v magnetne pojave in se zadržali samo na električnih. Poglejmo torej, kako električna energija nastane v galvanskih celicah in kaj je to.

Kaj je galvanska celica?

Lahko to rečem trenutni vir električne energije zaradi kemičnih reakcij, ki se pojavljajo med njenimi sestavinami. Najpreprostejšo galvansko celico je izumil Alessandro Volt, poimenovan po njem kot voltni stolpec. Sestavljen je iz več plasti izmenično: bakrene plošče, prevodnega tesnila (v domači različici je uporabljena bombažna vata, namočena v slano vodo) in cinkove plošče.

Kakšne reakcije se dogajajo v njem?

Oglejmo podrobneje postopke, ki nam omogočajo proizvodnjo električne energije z uporabo galvanske celice. Obstajata samo dve taki transformaciji: oksidacija in redukcija. Ko se en element, reducent, oksidira, se elektroni vrnejo v drug element - oksidant. Oksidator se zmanjša s sprejemanjem elektronov. Tako je gibanje nabitih delcev iz ene plošče v drugo, kar se, kot je znano, imenuje električni tok.

Zdaj pa preidimo na glavno temo tega članka - EMF trenutnega vira. Za začetek si poglejmo, kaj predstavlja ta elektromotorna sila (EMF).

Kaj je EMF?

To vrednost lahko predstavimo kot delo sil (in sicer "delo"), ki se izvaja, ko se naboj premika vzdolž zaprtega električni tokokrog. Pogosto so pojasnila tudi, da mora biti dajatev nujno pozitivna in enotna. In to je pomemben dodatek, saj se lahko le pri teh pogojih elektromotorna sila upošteva kot natančna merljiva količina. Mimogrede, meri se v enakih enotah kot napetost: v voltih (V).

Izvor toka elektromagnetne združitve

Kot je znano, ima vsaka baterija ali baterija svojo lastno vrednost upora, ki jo lahko proizvedejo. Ta vrednost, EMF tokovnega vira, prikazuje delo zunanjih sil za premikanje naboja vzdolž vezja, v katerega je priključena baterija ali baterija.

Prav tako je treba pojasniti, kateri tip toka proizvaja vir: konstanten, izmeničen ali impulzni. Galvanske celice, vključno z baterijami in baterijami, vedno proizvajajo le konstanten električni tok. EMF tokovnega vira bo v tem primeru enaka velikosti izhodne napetosti na kontaktih vira.

Zdaj je čas, da ugotovimo, zakaj je vrednost, kakršna je EMF, sploh potrebna, kako jo uporabiti pri izračunu drugih vrednosti električnega vezja.

Formula EMF

Ugotovili smo že, da je EMF tokovnega vira enaka delu zunanjih sil v prenosu naboja. Za večjo jasnost smo se odločili zapisati formulo za to količino: E = _{zunanja sila} / q, kjer je A delo, in q je naboj, na katerem je bilo delo opravljeno. Prosimo, upoštevajte, da je celotna pristojbina porabljena, ne ene same pristojbine. To se naredi zato, ker menimo, da je delo sil premakniti vse naboje v prevodniku. In to razmerje med delom in nabojem bo vedno konstantno za dani vir, saj ne glede na to, koliko polnjenih delcev vzamete, bo specifična količina dela za vsakega od njih enaka.

Kot lahko vidite, formula elektromotorne sile ni tako zapletena in je sestavljena samo iz dveh količin. Čas je, da preidemo na eno od glavnih vprašanj, ki izhajajo iz tega člena.

Zakaj potrebujemo EMF?

Že rečeno je, da sta emf in napetost dejansko enaka. Če poznamo vrednosti EMF in notranjo upornost tokovnega vira, jih bomo enostavno nadomestili Ohmovo pravo za celotno verigo ki je naslednji: I = e / (R + r), kjer je I trenutna jakost, e je EMF, R je upornost vezja, r je notranji upor tokovnega vira. Od tu lahko najdemo dve značilnosti tokokroga: I in R. Treba je opozoriti, da so vsi ti argumenti in formule veljavni samo za enosmerni tokokrog. V primeru spremenljivke bodo formule popolnoma drugačne, saj se drži svojih nihajnih zakonov.

Še vedno pa ni jasno, kakšna je uporaba trenutnega vira. V verigi praviloma obstaja veliko elementov, ki opravljajo svojo funkcijo. V vsakem telefonu je polnjenje, ki predstavlja nič drugega kot električni tokokrog. Vsako tovrstno vezje zahteva delovanje toka. Zelo pomembno je, da je njegova EMF primerna za parametre vseh elementov tokokroga. V nasprotnem primeru bo vezje bodisi prenehalo delovati bodisi bo gorilo zaradi visoke napetosti v njem.

Zaključek

Mislimo, da je bil za mnoge ta članek koristen. V sodobnem svetu je zelo pomembno, da vemo čim več o tem, kaj nas obdaja. To vključuje poznavanje narave električnega toka in njegovega vedenja v vezjih. In če mislite, da se taka električna vezava uporablja samo v laboratorijih in ste daleč od nje, potem ste zelo zmotni: vse naprave, ki porabijo elektriko, so dejansko sestavljene iz vezij. Vsak od njih ima svoj trenutni vir, ki ustvarja emf.