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Cualquier fuente de corriente se caracteriza por la fuerza electromotriz o EMF para abreviar. Entonces, en una batería redonda para una linterna está escrito: 1.5 V.
Qué significa eso?
Si conecta dos bolas con carga opuesta con un conductor, las cargas se neutralizarán rápidamente entre sí, los potenciales de las bolas serán los mismos y el campo eléctrico desaparecerá (figura 15.9, a).
Fuerzas externas.
Para que la corriente sea constante, es necesario mantener un voltaje constante entre las bolas. Esto requiere un dispositivo (fuente de corriente) que mueva cargas de una bola a otra en la dirección opuesta a la dirección de las fuerzas que actúan sobre estas cargas desde el campo eléctrico de las bolas. En tal dispositivo, además de las fuerzas eléctricas, las fuerzas de origen no electrostático deben actuar sobre las cargas (Figura 15.9, b). Solo un campo eléctrico de partículas cargadas ( campo de culombio) es incapaz de mantener una corriente constante en el circuito.
Todas las fuerzas que actúan sobre partículas cargadas eléctricamente, con la excepción de las fuerzas de origen electrostático (es decir, fuerzas de Coulomb), se denominan fuerzas externas.
La conclusión sobre la necesidad de fuerzas externas para mantener una corriente constante en el circuito será aún más obvia si nos dirigimos a la ley de conservación de la energía.
El campo electrostático es potencial. El trabajo de este campo cuando las partículas cargadas se mueven en él a lo largo de un circuito eléctrico cerrado es igual a cero. El paso de corriente a través de los conductores va acompañado de la liberación de energía: el conductor se calienta. Por lo tanto, debe haber algún tipo de fuente de energía en la cadena que la suministre a la cadena. Además de las fuerzas de Coulomb, en él deben actuar fuerzas no potenciales externas. El trabajo de estas fuerzas a lo largo de un circuito cerrado debe ser distinto de cero.
Es en el proceso de realizar el trabajo de estas fuerzas que las partículas cargadas adquieren energía dentro de la fuente de corriente y luego la entregan a los conductores del circuito eléctrico.
Fuerzas externas ponen en movimiento partículas cargadas dentro de todas las fuentes de corriente: en generadores en centrales eléctricas, en celdas galvánicas, baterías, etc.
Cuando un circuito está cerrado, se crea un campo eléctrico en todos los conductores del circuito. Dentro de la fuente actual, las cargas se mueven bajo la acción fuerzas externas contra las fuerzas de Coulomb (electrones de un electrodo cargado positivamente a uno negativo), y en el circuito externo se ponen en movimiento mediante un campo eléctrico (véase la figura 15.9, b).
La naturaleza de las fuerzas externas.
La naturaleza de las fuerzas externas puede variar. En los generadores de plantas de energía, las fuerzas externas son fuerzas que actúan desde un campo magnético sobre electrones en un conductor en movimiento.
En una celda galvánica, como una celda de Volta, actúan fuerzas químicas.
La celda Volta consta de electrodos de zinc y cobre colocados en una solución de ácido sulfúrico. Las fuerzas químicas hacen que el zinc se disuelva en ácido. Los iones de zinc cargados positivamente pasan a la solución y el propio electrodo de zinc se carga negativamente. (El cobre se disuelve muy poco en ácido sulfúrico). Aparece una diferencia de potencial entre los electrodos de zinc y cobre, que determina la corriente en el circuito eléctrico externo.
La acción de fuerzas externas se caracteriza por una importante cantidad física denominada fuerza electromotriz (EMF abreviado).
Fuerza electromotriz la fuente de corriente es igual a la relación del trabajo de las fuerzas externas cuando la carga se mueve a lo largo de un circuito cerrado al valor absoluto de esta carga:
La fuerza electromotriz, como el voltaje, se expresa en voltios.
La diferencia de potencial entre los terminales de la batería cuando el circuito está abierto es igual a la fuerza electromotriz. La EMF de una celda de batería suele ser de 1-2 V.
También puede hablar de la fuerza electromotriz en cualquier parte del circuito. Este es el trabajo específico de fuerzas externas (trabajo para mover una carga unitaria) no en todo el circuito, sino solo en esta área.
La fuerza electromotriz de una celda galvánica es un valor numéricamente igual al trabajo de las fuerzas externas cuando una sola carga positiva se mueve dentro de la celda de un polo a otro.
El trabajo de las fuerzas externas no se puede expresar a través de la diferencia de potencial, ya que las fuerzas externas no son potenciales y su trabajo depende de la forma de la trayectoria de movimiento de las cargas.
Qué EMF (fuerza electromotriz) en física? La corriente eléctrica no es clara para todos. Como una distancia cósmica, justo debajo de la nariz. En general, los científicos tampoco lo comprenden completamente. Baste recordar sus famosos experimentos, que se adelantaron siglos a su tiempo y aún hoy permanecen en un halo de misterio. Hoy no estamos resolviendo grandes secretos, pero estamos tratando de descifrar ¿Qué es la fem en física?.
Determinación de EMF en física.
EMF - fuerza electromotriz. Denotado por una letra mi o la letra pequeña griega épsilon.
Fuerza electromotriz es una cantidad física escalar que caracteriza el trabajo de fuerzas externas ( fuerzas de origen no eléctrico) operando en circuitos eléctricos de CA y CC.
EMFme gusta tensióne, se mide en voltios. Sin embargo, EMF y voltaje son fenómenos diferentes.
voltaje (entre los puntos A y B) es una cantidad física igual al trabajo del campo eléctrico efectivo, realizado cuando una sola carga de prueba se transfiere de un punto a otro.
Explicando la esencia de EMF "en los dedos"
Para entender qué es qué, puede dar una analogía de ejemplo. Digamos que tenemos una torre de agua completamente llena de agua. Comparemos esta torre con una batería.
El agua ejerce la máxima presión en la parte inferior de la torre cuando la torre está llena. En consecuencia, cuanto menos agua hay en la torre, más débil es la presión y la altura del agua que sale del grifo. Si abre el grifo, el agua saldrá gradualmente, primero bajo una fuerte presión y luego cada vez más lentamente, hasta que la presión se debilite por completo. Aquí el estrés es la presión que ejerce el agua sobre el fondo. Tomemos la parte inferior de la torre como nivel de voltaje cero.
Lo mismo ocurre con la batería. Primero, conectamos nuestra fuente de corriente (batería) al circuito y lo cerramos. Que sea un reloj o una linterna. Siempre que el nivel de voltaje sea suficiente y la batería no esté descargada, la linterna brilla intensamente y luego se apaga gradualmente hasta que se apaga por completo.
Pero, ¿cómo asegurarse de que la presión no se seque? En otras palabras, cómo mantener un nivel de agua constante en la torre y una diferencia de potencial constante en los polos de la fuente de corriente. Siguiendo el ejemplo de la torre, el EMF se representa como una bomba que proporciona la entrada de agua nueva a la torre.
Naturaleza EMF
La causa de los EMF en diferentes fuentes de corriente es diferente. Por la naturaleza de la ocurrencia, se distinguen los siguientes tipos:
- EMF químico. Ocurre en baterías y acumuladores debido a reacciones químicas.
- Thermo EMF. Ocurre cuando se conectan los contactos de conductores diferentes ubicados a diferentes temperaturas.
- EMF de inducción. Ocurre en un generador cuando un conductor giratorio se coloca en un campo magnético. Los EMF se inducirán en un conductor cuando el conductor cruce las líneas de fuerza de un campo magnético constante o cuando el campo magnético cambie de magnitud.
- EMF fotoeléctrico. La aparición de este EMF se ve facilitada por el fenómeno de un efecto fotoeléctrico externo o interno.
- EMF piezoeléctrico. Los campos electromagnéticos se producen cuando las sustancias se estiran o exprimen.
Queridos amigos, hoy hemos considerado el tema "CEM para tontos". Como puede ver, EMF - fuerza no eléctricaque mantiene el flujo de corriente eléctrica en el circuito. Si desea saber cómo se resuelven los problemas con EMF, le recomendamos que se ponga en contacto con especialistas cuidadosamente seleccionados y probados que le explicarán de forma rápida y clara el rumbo de la resolución de cualquier problema temático. Y según la tradición, al final te invitamos a ver un video de capacitación. ¡Disfrute viendo y tenga éxito en sus estudios!
La causa de la fuerza electromotriz puede ser un cambio en el campo magnético en el espacio circundante. Este fenómeno se llama inducción electromagnética. El valor de la inducción de EMF en el circuito está determinado por la expresión
donde es el flujo de campo magnético a través de una superficie cerrada limitada por un contorno. El signo "-" delante de la expresión muestra que la corriente de inducción creada por el EMF de inducción evita un cambio en el flujo magnético en el circuito (consulte la regla de Lenz).
41. Inductancia, su unidad SI. Inductancia solenoide larga.
Inductancia (o coeficiente de autoinducción) es el coeficiente de proporcionalidad entre la electricidad conmocionadofluyendo en un circuito cerrado, y flujo magnéticogenerado por esta corriente a través de la superficie , cuyo borde es este camino. .
En la formula
Flujo magnético, - corriente de bucle, - inductancia.
A menudo hablan de la inductancia de un cable largo recto ( cm.). En este caso y en otros casos (especialmente en aquellos que no corresponden a la aproximación cuasiestacionaria), cuando un lazo cerrado no es fácil de indicar de manera adecuada e inequívoca, la definición anterior requiere aclaraciones especiales; En parte útil para esto es el enfoque (mencionado a continuación) que relaciona la inductancia con la energía del campo magnético.
A través de la inductancia se expresa EMF de autoinducción en el circuito, lo que ocurre cuando la corriente cambia en él :
.
De esta fórmula se sigue que la inductancia es numéricamente igual a EMF de autoinducciónque surge en el circuito cuando la intensidad de la corriente cambia en 1 A durante 1 s.
A una intensidad de corriente dada, la inductancia determina energía el campo magnético creado por esta corriente :
Designación y unidades
En unidades SI, la inductancia se mide en Henry, abreviado como H, en CGS - en centímetros (1 H \u003d 10 9 cm). Un circuito tiene una inductancia de un henry si, cuando la corriente cambia en un amperio por segundo, aparece un voltaje de un voltio en los terminales del circuito. Un circuito real, no superconductor, tiene una resistencia óhmica R, por lo tanto, aparecerá un voltaje adicional U \u003d I * R, donde I es la corriente que fluye a lo largo del circuito en un instante de tiempo dado.
El símbolo utilizado para denotar inductancia fue tomado en honor a Emil Lenz (Heinrich Friedrich Emil Lenz) [ fuente no especificada 1017 días ]. La unidad de medida de la inductancia lleva el nombre de Joseph Henry. El término inductancia en sí fue acuñado por Oliver Heaviside en febrero de 1886 [ fuente no especificada 1017 días ] .
Una corriente eléctrica que fluye en un circuito cerrado crea un campo magnético a su alrededor, cuya inducción, según la ley de Bio-Savart-Laplace, es proporcional a la corriente. Por tanto, el flujo magnético F acoplado al circuito es directamente proporcional a la corriente I en el circuito: (1) donde el coeficiente de proporcionalidad L se llama inductancia de bucle... Con un cambio en la intensidad de la corriente en el circuito, el flujo magnético acoplado a él también cambiará; por tanto, se inducirá una fem en el circuito. La aparición de fem inducción en un circuito conductor cuando la intensidad de la corriente cambia en él se llama autoinducción... De la expresión (1), la unidad de inductancia se establece enrique (H): 1 H es la inductancia del circuito, cuyo flujo magnético de autoinducción a una corriente de 1 A es 1 Wb: 1 H \u003d 1 Wb / s \u003d 1 V
Calculemos la inductancia de un solenoide infinitamente largo. El flujo magnético total a través del solenoide (enlace de flujo) es μ 0 μ (N 2 I / l) S. Sustituyendo en (1), encontramos (2), es decir, la inductancia del solenoide depende de la longitud l solenoide, el número de sus vueltas N, it, el área S y la permeabilidad magnética μ de la sustancia de la que está hecho el núcleo del solenoide. Se ha demostrado que la inductancia del circuito depende en el caso general solo de la forma geométrica del circuito, sus dimensiones y la permeabilidad magnética del medio en el que se encuentra, y es posible dibujar un análogo de la inductancia del circuito con la capacitancia eléctrica de un conductor solitario, que también depende solo de la forma del conductor, sus dimensiones y constante dieléctrica del medio. Encontremos, aplicando la ley de Faraday al fenómeno de la autoinducción, que la fem autoinducción es igual Si el contorno no sufre deformaciones y la permeabilidad magnética del medio permanece sin cambios (se mostrará más adelante que la última condición no siempre se cumple), entonces L \u003d constante y (3) donde el signo menos, determinado por la regla de Lenz, indica que la presencia de inductancia en el circuito conduce a una desaceleración en el cambio de corriente en él... Si la corriente aumenta con el tiempo, entonces (dI / dt<0) и ξ s >0, es decir, la corriente de autoinducción se dirige hacia la corriente provocada por una fuente externa y ralentiza su aumento. Si la corriente disminuye con el tiempo, entonces (dI / dt\u003e 0) y ξ s<0 т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и уменьшающийся ток в контуре, и замедляет его уменьшение. Значит, контур, обладая определенной индуктивностью, имеет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока уменьшается тем сильнее, чем больше индуктивность контура.
42. Corriente en apertura y cierre del circuito.
Con cualquier cambio en la fuerza de la corriente en el circuito conductor, surge emis. etc. con. autoinducción, como resultado de lo cual aparecen corrientes adicionales en el circuito, llamadas corrientes extra de autoinducción... Las extracorrientes de autoinducción, según la regla de Lenz, siempre se dirigen para evitar cambios en la corriente en el circuito, es decir, se dirigen en sentido opuesto a la corriente generada por la fuente. Cuando se apaga la fuente de corriente, las corrientes adicionales tienen la misma dirección que la corriente de debilitamiento. En consecuencia, la presencia de inductancia en el circuito conduce a una desaceleración en la desaparición o establecimiento de corriente en el circuito.
Consideremos el proceso de desconectar la corriente en un circuito que contiene una fuente de corriente con una fem. , resistencia con resistencia R e inductor de bobina L. Bajo la influencia de e externo. etc. con. La corriente continua fluye en el circuito
(descuidamos la resistencia interna de la fuente de corriente).
En un momento en el tiempo t\u003d 0 apaga la fuente actual. Corriente del inductor L comenzará a disminuir, lo que dará lugar a la aparición de una fem. autoinducción, evitando, según la regla de Lenz, una disminución de la corriente. En cada momento, la corriente en el circuito está determinada por la ley de Ohm yo= s / R, o
Dividiendo las variables en la expresión (127.1), obtenemos Integrando esta ecuación sobre yo (desde yo 0 a yo) y t (de 0 a t), encontramos ln ( yo /yo 0) = – Rt/ L, o
donde \u003d L/ R - llamada constante tiempo de relajacion. De (127.2) se deduce que es el tiempo durante el cual la intensidad de la corriente disminuye en un factor de e.
Así, en el proceso de desconectar la fuente de corriente, la corriente disminuye exponencialmente (127.2) y está determinada por la curva 1 en la Fig. 183. Cuanto mayor es la inductancia del circuito y menor su resistencia, más y, por lo tanto, más lenta disminuye la corriente en el circuito cuando se abre.
Cuando el circuito está cerrado, además de externo e. etc. con. hay e. etc. con. la autoinducción evita, según la regla de Lenz, el aumento de corriente. La ley de Ohm, o
Introduciendo una nueva variable, transformamos esta ecuación a la forma
donde es el tiempo de relajación.
En el momento del cierre ( t\u003d 0) corriente yo \u003d 0 y tu \u003d -. Por lo tanto, integrando sobre y (de a IR– ) y t (de 0 a t), encontramos ln [( IR– )]/–= - t/ , o
¿Dónde está la corriente de estado estable (en t).
Por lo tanto, en el proceso de encender la fuente de corriente, el aumento de la corriente en el circuito se establece mediante la función (127.3) y se determina mediante la curva 2 en la Fig. 183. La corriente aumenta desde el valor inicial. yo= 0 y tiende asintóticamente al valor de estado estacionario . La tasa de aumento de la corriente está determinada por el mismo tiempo de relajación. = L/ R, como la disminución de la corriente. El establecimiento de la corriente es cuanto más rápido, menor es la inductancia del circuito y mayor es su resistencia.
Estimemos el valor de la fem. autoinducción que surge de un aumento instantáneo en la resistencia del circuito de CC de R 0 a R... Supongamos que abrimos un circuito cuando una corriente constante fluye a través de él. Cuando se abre el circuito, la corriente cambia según la fórmula (127.2). Sustituyendo en él la expresión de yo 0 y , obtenemos
E.m.s. autoinducción
es decir, con un aumento significativo de la resistencia del circuito (R/ R 0 \u003e\u003e 1), que tiene una alta inductancia, fem. la autoinducción puede ser muchas veces mayor que la fem. Fuente de corriente incluida en el circuito. Por lo tanto, es necesario tener en cuenta que el circuito que contiene la inductancia no se puede abrir bruscamente, ya que esto (la aparición de una fem de autoinducción significativa) puede provocar la ruptura del aislamiento y la falla de los instrumentos de medición. Si la resistencia se introduce en el circuito gradualmente, entonces la fem. la autoinducción no alcanzará valores elevados.
43. El fenómeno de la inducción mutua. Transformador.
Considere dos contornos fijos (1 y 2), que están ubicados lo suficientemente cerca uno del otro (Fig. 1). Si una corriente I 1 fluye en el circuito 1, entonces el flujo magnético creado por esta corriente (el campo que crea este flujo se muestra en la figura con líneas continuas) es directamente proporcional a I 1. Denotemos por Ф 21 la parte del flujo que penetra en el contorno 2. Entonces (1) donde L 21 es el coeficiente de proporcionalidad.
Figura 1
Si la corriente I 1 cambia su valor, entonces se induce una fem en el circuito 2. ξ i2, que, según la ley de Faraday, será igual y de signo opuesto a la tasa de cambio del flujo magnético Ф 21, que es creado por la corriente en el primer circuito y penetra en el segundo: De manera similar, cuando la corriente I 2 fluye en el circuito 2, el flujo magnético (su campo se muestra en la Fig. 1 trazos) penetra en el primer contorno. Si Ф 12 es parte de este flujo que impregna el circuito 1, entonces si la corriente I 2 cambia su valor, entonces se induce una fem en el circuito 1. ξ i1, que es igual y de signo opuesto a la tasa de cambio del flujo magnético Ф 12, que es creado por la corriente en el segundo circuito y penetra en el primero: en uno de los circuitos cuando la intensidad de la corriente cambia en el otro se llama inducción mutua... Los coeficientes de proporcionalidad L 21 y L 12 se denominan inductancia mutua de los circuitos... Los cálculos, confirmados por la experiencia, muestran que L 21 y L 12 son iguales entre sí, es decir (2) Los coeficientes de proporcionalidad de L 12 y L 21 dependen del tamaño, forma geométrica, posición relativa de los contornos y de la permeabilidad magnética del medio que rodea los contornos. ... La unidad de inductancia mutua es la misma que para la inductancia: Henry (H). Encontremos la inductancia mutua de dos bobinas, que están enrolladas en un núcleo toroidal común. Este caso es de gran importancia práctica (Fig. 2). La inducción magnética del campo, que es creado por la primera bobina con el número de vueltas N 1, corriente I 1 y permeabilidad magnética μ del núcleo, B \u003d μμ 0 (N 1 I 1 / l) dónde l es la longitud del núcleo a lo largo de la línea central. Flujo magnético a través de una vuelta de la segunda bobina Ф 2 \u003d BS \u003d μμ 0 (N 1 I 1 / l) S
Esto significa que el flujo magnético total (enlace de flujo) a través del devanado secundario, que contiene N 2 vueltas, el flujo Ψ es creado por la corriente I 1, por lo tanto, usando (1), encontraremos (3) Si calculamos el flujo magnético que es creado por la bobina 2 a través de la bobina 1, entonces para L 12 obtenemos una expresión de acuerdo con la fórmula (3). Esto significa que la inductancia mutua de dos bobinas, que se enrollan en un núcleo toroidal común,
Transformador (desde lat. transformo - convertir) es un dispositivo electromagnético estático que tiene dos o más devanados acoplados inductivamente en algunos circuito magnetico y destinado a ser convertido por inducción electromagnética uno o más sistemas de CA (voltajes) en uno o más otros sistemas de CA (voltajes) sin cambiar la frecuencia del sistema de CA (voltaje)
La fuerza electromotriz, popularmente EMF, así como el voltaje se miden en voltios, pero tiene un carácter completamente diferente.
EMF desde el punto de vista de la hidráulica
Creo que ya está familiarizado con la torre de agua del último artículo sobre
Digamos que la torre está completamente llena de agua. En la parte inferior de la torre, perforamos un agujero y cortamos una tubería por la que fluye el agua hacia su casa.
El vecino quería regar los pepinos, tú decidiste lavar el auto, la mamá se puso a lavar la ropa y ¡listo! El flujo de agua se hizo cada vez menor, y pronto se secó por completo ... ¿Qué pasó? El agua de la torre se ha acabado ...
El tiempo que se tarda en vaciar una torre depende de la capacidad de la propia torre y de cuántos consumidores utilizarán el agua.
Lo mismo se puede decir sobre el elemento de radio capacitor:
Digamos que lo cargamos con una batería de 1,5 voltios y se hizo cargo. Dibujemos un condensador cargado como este:
Pero tan pronto como le enganchamos una carga (deje que la carga sea el LED) cerrando la tecla S, en las primeras fracciones de segundos el LED brillará intensamente y luego se apagará silenciosamente ... y hasta que se apague por completo. El tiempo de extinción del LED dependerá de la capacitancia del capacitor, así como de la carga que estemos conectando al capacitor cargado.
Como dije, esto equivale a una simple torre llena y los consumidores usan agua.
Pero, ¿por qué entonces el agua nunca se acaba en nuestras torres? Si, porque funciona bomba de agua! ¿De dónde saca el agua esta bomba? De un pozo que ha sido perforado para la extracción de agua subterránea. A veces también se le llama artesiano.
Tan pronto como la torre está completamente llena de agua, la bomba se apaga. En nuestras torres de agua, la bomba siempre mantiene el nivel máximo de agua.
Entonces, recordemos qué es el estrés. Por analogía con la hidráulica, este es el nivel del agua en la torre de agua. Una torre completa es el nivel máximo de agua, lo que significa estrés máximo. No hay agua en la torre, el voltaje es cero.
EMF de corriente eléctrica
Como recordará de artículos anteriores, las moléculas de agua son "electrones". Para que ocurra una corriente eléctrica, los electrones deben moverse en una dirección. Pero para que se muevan en una dirección, debe haber tensión y algún tipo de carga. Es decir, el agua en la torre es voltaje, y las personas que gastan agua para sus necesidades son una carga, ya que crean un chorro de agua a partir de una tubería ubicada al pie de la torre de agua. Y el flujo no es más que la fuerza de la corriente.
También se debe cumplir la condición de que el agua debe estar siempre al nivel máximo, no importa cuántas personas la gasten para sus necesidades al mismo tiempo, de lo contrario la torre se vaciará. Para una torre de agua, este salvavidas es una bomba de agua. ¿Y para la corriente eléctrica?
Para una corriente eléctrica, debe haber algún tipo de fuerza que empuje a los electrones en una dirección durante mucho tiempo. Es decir, ¡esta fuerza debe mover los electrones! ¡Fuerza electromotriz! ¡Sí exactamente! ¡FUERZA ELECTROMOTRIZ! Puedes llamarlo EMF para abreviar - milektro reviendo DESDElimo. Se mide en voltios, como voltaje, y se denota principalmente con la letra mi.
¿Entonces nuestras baterías también tienen tal "bomba"? La hay, y sería más correcto llamarla "bomba de suministro de electrones"). Pero, por supuesto, nadie dice eso. Simplemente dicen: EMF. Me pregunto dónde se esconde esta bomba en la batería. Es simplemente una reacción electroquímica que mantiene el "nivel de agua" en la batería, pero luego esta bomba se desgasta y el voltaje en la batería comienza a ceder, porque la "bomba" no tiene tiempo para bombear agua. Al final, se descompone por completo y el voltaje de la batería cae casi a cero.
Fuente real de EMF
La fuente de energía eléctrica es una fuente de EMF con una resistencia interna R int. Puede ser cualquier tipo de baterías químicas, como baterías y acumuladores.
Su estructura interna en términos de EMF se parece a esto:
Dónde mi Es EMF, y R ext ¿Es la resistencia interna de la batería
Entonces, ¿qué se puede aprender de esto?
Si no hay carga, como una lámpara incandescente, etc., se adhiere a la batería, entonces, como resultado, la corriente en dicho circuito será cero. Un diagrama simplificado sería así:
Pero si, no obstante, conectamos una bombilla incandescente a nuestra batería, nuestro circuito se cerrará y la corriente fluirá en el circuito:
Si dibuja un gráfico de la dependencia de la fuerza en el circuito de corriente con el voltaje de la batería, entonces se verá así:
Cual es la conclusion? Para medir la EMF de una batería, solo necesitamos tomar un buen multímetro con una alta resistencia de entrada y medir el voltaje en los terminales de la batería.
Fuente de EMF ideal
Supongamos que nuestra batería tiene una resistencia interna cero, entonces resulta que R hn \u003d 0.
Es fácil adivinar que en este caso la caída de voltaje a través de la resistencia cero también será cero. Como resultado, nuestro gráfico se verá así:
Como resultado, solo obtuvimos una fuente EMF. Por lo tanto, la fuente EMF es una fuente de energía ideal, en la que el voltaje en los terminales no depende de la corriente en el circuito. Es decir, no importa qué carga conectemos a una fuente de EMF de este tipo, seguirá suministrando el voltaje requerido sin una reducción. La fuente EMF en sí misma se designa así:
En la práctica, no existe una fuente de EMF ideal.
Tipos de EMF
– electroquímico (EMF de baterías y acumuladores)
– efecto foto (que recibe corriente eléctrica de la energía solar)
– inducción (generadores que utilizan el principio de inducción electromagnética)
– Efecto Seebeck o termoEMF (la aparición de una corriente eléctrica en un circuito cerrado que consta de conductores diferentes conectados en serie, cuyos contactos se encuentran a diferentes temperaturas)
– piezoEMF (recibiendo EMF de)
Resumen
EMF es una fuerza de origen no eléctrico que hace que fluya una corriente eléctrica en un circuito.
Real la fuente EMF tiene resistencia interna dentro de sí misma, ideal La resistencia interna de la fuente EMF es cero.
Una fuente EMF ideal siempre tiene un valor de voltaje constante en sus terminales, independientemente de la carga en el circuito.
Averigüemos qué valor es la característica principal de la fuente actual. Cualquier fuente de corriente tiene dos polos: positivo y negativo. Para que tenga estos polos, es necesario que en su interior recoja cargas positivas libres en un polo y negativas en el otro. Para hacer esto, necesitas trabajar un poco. Este trabajo no puede ser realizado por fuerzas electrostáticas, ya que se atraen cargas diferentes y deben separarse. El trabajo sobre la acumulación de cargas no se realiza mediante fuerzas electrostáticas, sino por terceros. La naturaleza de este último puede ser diferente. Por ejemplo, en los generadores de corriente eléctrica, la separación de cargas se lleva a cabo por las fuerzas de un campo magnético, en baterías y celdas galvánicas, por las químicas. El estudio de fuentes de corriente muestra que la relación entre el trabajo de una fuerza externa y la carga acumulada en el polo para una fuente de corriente dada es un valor constante y se denomina fuerza electromotriz de la fuente de corriente:
Fuente de energía electromotriz
Una cantidad escalar, que es una característica de una fuente de corriente y se mide por el trabajo realizado por una fuerza externa en su interior para acumular 1 k de carga en cada polo, se llama fuerza electromotriz de la fuente de corriente. Cargar en 1 aacumulada en el polo de la fuente de corriente, tiene energía eléctrica potencial, numéricamente igual a e. etc. con. fuente.
Unidad e. etc. con.
Midamos e. etc. con. fuente actual. Conectamos un voltímetro a la celda galvánica de demostración (Fig. 75, a) *. Cambiando la posición relativa de los electrodos en el electrolito, así como el valor de su inmersión en el electrolito, vemos que las lecturas del voltímetro ( 1.02 pulg) no cambies. E. d. Con. no depende del tamaño de la fuente de alimentación. Depende solo de la naturaleza de las fuerzas externas que provocan la acumulación de cargas en los polos. Cada fuente de corriente tiene su propia e. etc. con.
* (Con esta medida, e. etc. con. la lectura del voltímetro será ligeramente menor que el valor e. etc. con. Cuanto mayor sea la resistencia de la bobina del voltímetro en comparación con la resistencia interna de la fuente, menor será esta diferencia, lo que se observa en el experimento descrito.)
Cuando el circuito eléctrico está cerrado, la fuente de corriente forma un campo eléctrico estacionario en los cables y le transfiere la energía acumulada por las cargas en sus polos. Debido a esta energía, el campo estacionario sí trabaja para generar una corriente, transfiriéndole su energía, que el consumidor actual convierte en otros tipos de energía.
La parte interna del circuito, que es la fuente de corriente, como cualquier conductor, tiene resistencia; se llama resistencia interna de la fuente de corriente r... En un generador de corriente, la resistencia interna es la resistencia del devanado del inducido, en fuentes químicas, la resistencia del electrolito.
Cuando el circuito está cerrado, el campo eléctrico, moviendo la carga 1 a desde el punto A al punto B a lo largo de la sección exterior del circuito (Fig. 75, b), realiza un trabajo, que es numéricamente igual al voltaje U en esta sección. Alcanzando el polo B, la carga 1 a debe ir a la sección interna del circuito y moverse al polo A. Para que esté en el polo A nuevamente y tenga la misma energía E que al salir del punto A, las fuerzas externas de la fuente de corriente arriba deben realizar un trabajo igual al trabajo gastado desplazamiento a lo largo de la sección exterior del circuito, que es numéricamente igual al voltaje U en esta sección, más el trabajo gastado en superar la resistencia interna r de la fuente. Este último es numéricamente igual al voltaje u en la sección interna del circuito. Por lo tanto, e. etc. con. fuente es numéricamente igual a E \u003d U + u.La fuerza electromotriz es numéricamente igual al trabajo que realiza la fuente de corriente al mover la carga 1 k a lo largo del circuito..
Mediremos el voltaje en las secciones externa e interna; cadenas (Fig.75, c) *. El voltímetro A muestra el voltaje a través de la resistencia externa R y el voltímetro B - en la interna; resistencia r. Cambiando el valor de resistencia del circuito externo; notamos que esto cambia el voltaje en las secciones del circuito (Tabla 4).
* (Las sondas 1 y 2 están hechas de alambre de cobre grueso aislado con PVC cortado desde el costado hacia el centro del recipiente. Las sondas están en contacto con el aislamiento del electrodo.)
Vemos que la suma de las tensiones en las secciones externa e interna del circuito es un valor constante (dentro de los límites de los errores experimentales) y es igual a e. etc. con. fuente. Muestra la cantidad de energía que la fuente de corriente es capaz de transferir al circuito eléctrico cuando se mueve a lo largo de todo el circuito de carga en 1 a.