« Fizikë - Klasa 10 "
Sourcedo burim aktual karakterizohet me forcë elektromotore, ose EMF për shkurt. Pra, në një bateri të rrumbullakët për një elektrik dore thotë: 1.5 V.
Çfarë do të thotë?
Nëse lidhni dy topa të ngarkuar në kundërshtim me një përcjellës, atëherë akuzat shpejt do të neutralizojnë njëra-tjetrën, potencialet e topave do të bëhen të njëjta, dhe fusha elektrike do të zhduket (Fig. 15.9, a).
Forcat e jashtme.
Në mënyrë që rryma të jetë konstante, është e nevojshme të ruhet një tension konstant midis topave. Kjo kërkon një pajisje (burim aktual) që do të lëvizte ngarkesat nga një top në tjetrin në drejtim të kundërt me drejtimin e forcave që veprojnë në këto ngarkesa nga fusha elektrike e topave. Në një pajisje të tillë, përveç forcave elektrike, tarifat duhet të veprohen nga forca me origjinë jo elektrostatike (Fig. 15.9, b). Vetëm një fushë elektrike e grimcave të ngarkuara ( fusha Coulomb) nuk është në gjendje të mbajë një rrymë konstante në qark.
Forcesdo forcë që vepron në grimca të ngarkuara elektrike, me përjashtim të forcave me origjinë elektrostatike (d.m.th., forcat Coulomb), quhen forcat e jashtme.
Përfundimi në lidhje me nevojën e forcave të jashtme për të ruajtur një rrymë të vazhdueshme në qark do të bëhet edhe më e qartë nëse i drejtohemi ligjit të ruajtjes së energjisë.
Fusha elektrostatike është e mundshme. Puna e kësaj fushe kur grimcat e ngarkuara lëvizin në të përgjatë një qarku të mbyllur elektrik është e barabartë me zero. Kalimi i rrymës përmes përcjellësve shoqërohet me lëshimin e energjisë - përcjellësi nxehet. Prandaj, duhet të ketë një lloj burimi energjie në zinxhir që e furnizon atë në zinxhir. Përveç forcave të Koulomb, jashtë, forcat jo-potenciale duhet të veprojnë në të. Puna e këtyre forcave përgjatë një lak të mbyllur duhet të jetë jozero.
Shtë në procesin e kryerjes së punës nga këto forca që grimcat e ngarkuara fitojnë energji brenda burimit aktual dhe pastaj ia japin atë përçuesve të qarkut elektrik.
Forcat e jashtme të vendosura në lëvizje grimcat e ngarkuara brenda të gjitha burimeve aktuale: në gjeneratorët në termocentralet, në qelizat galvanike, bateritë, etj.
Kur një qark është i mbyllur, një fushë elektrike krijohet në të gjithë përcjellësit e qarkut. Brenda burimit aktual, akuzat lëvizin nën veprim forcat e jashtme kundër forcave Coulomb (elektronet nga një elektrodë e ngarkuar pozitivisht në atë negativ), dhe në qark të jashtëm ato vendosen në lëvizje nga një fushë elektrike (shiko Fig. 15.9, b).
Natyra e forcave të jashtme.
Natyra e forcave të jashtme mund të jetë e ndryshme. Në gjeneratorët e termocentraleve, forcat e jashtme janë forca që veprojnë nga një fushë magnetike në elektrone në një dirigjent lëvizës.
Në një qelizë galvanike, siç është një qelizë Volta, veprojnë forcat kimike.
Qeliza Volta përbëhet nga elektroda të zinkut dhe bakrit të vendosur në një zgjidhje të acidit sulfurik. Forcat kimike bëjnë që zinku të shpërndahet në acid. Jonet e zinkut të ngarkuar pozitivisht kalojnë në zgjidhje, dhe vetë elektroda e zinkut ngarkohet negativisht. (Bakri shpërndahet shumë pak në acidin sulfurik.) Një dallim i mundshëm shfaqet midis elektrodave të zinkut dhe bakrit, i cili përcakton rrymën në qarkun e jashtëm elektrik.
Veprimi i forcave të jashtme karakterizohet nga një sasi e rëndësishme fizike e quajtur forca elektromotore (shkurtuar EMF).
Forca elektromotore burimi aktual është i barabartë me raportin e punës së forcave të jashtme kur ngarkesa lëviz përgjatë një lak të mbyllur në vlerën absolute të kësaj ngarkese:
Forca elektromotore, si voltazhi, shprehet në volt.
Dallimi i mundshëm në të gjithë terminalet e baterisë kur qarku është i hapur është i barabartë me forcën elektromotore. EMF i një qelize baterie është zakonisht 1-2 V.
Ju gjithashtu mund të flisni për forcën elektromotore në çdo pjesë të qarkut. Kjo është puna specifike e forcave të jashtme (punë për të lëvizur një ngarkesë njësi) jo në të gjithë qarkun, por vetëm në këtë zonë.
Forca elektromotore e një qelize galvanike është një vlerë që është numerikisht e barabartë me punën e forcave të jashtme kur lëviz një ngarkesë të vetme pozitive brenda qelizës nga një pol në tjetrin.
Puna e forcave të jashtme nuk mund të shprehet përmes ndryshimit të mundshëm, pasi forcat e jashtme janë jo potenciale dhe puna e tyre varet nga forma e trajektores së lëvizjes së akuzave.
Çfarë EMF (forca elektromotore) në fizikë? Rryma elektrike nuk është e qartë për të gjithë. Si një distancë kozmike, vetëm nën hundë. Në përgjithësi, nuk është kuptuar plotësisht nga shkencëtarët. Mjafton të kujtojmë eksperimentet e tij të famshme, të cilat ishin shekuj para kohës së tyre dhe madje edhe sot mbesin në një halë misteri. Sot ne nuk po zgjidhim sekretet e mëdha, por po mundohemi të kuptojmë çfarë është emf në fizikë.
Përcaktimi i EMF në fizikë
EMF - forca elektromotore. Shënohet me një letër E ose shkronja e vogël greke epsilon.
Forca elektromotore është një sasi fizike skalare që karakterizon punën e forcave të jashtme ( forcat me origjinë jo elektrike) që veprojnë në qarqet elektrike AC dhe DC.
EMFsi tensione, matet në volt. Sidoqoftë, EMF dhe tensioni janë dukuri të ndryshme.
tension (midis pikave A dhe B) është një sasi fizike e barabartë me punën e fushës elektrike efektive, e kryer kur një ngarkesë e vetme provë transferohet nga një pikë në tjetrën.
Shpjegimi i thelbit të EMF "në gishta"
Për të kuptuar se çfarë është ajo, mund të jepni një shembull-analogji. Le të themi se kemi një kullë uji të mbushur plotësisht me ujë. Le ta krahasojmë këtë kullë me një bateri.
Uji ushtron presion maksimal në fund të kullës kur kulla është e mbushur. Në përputhje me rrethanat, sa më pak ujë në kullë, aq më i dobët është presioni dhe koka e ujit që rrjedh nga rubineti. Nëse hapni rubinetin, uji gradualisht do të rrjedhë, së pari nën presion të fortë, dhe pastaj gjithnjë e më ngadalë, derisa presioni të dobësohet plotësisht. Këtu stresi është presioni që ushtron uji në fund. Le të marrim pjesën e poshtme të kullës si nivelin e tensionit zero.
Theshtë njësoj me baterinë. Së pari, ne e lidhim burimin tonë aktual (baterinë) në qark, duke e mbyllur atë. Lëreni të jetë një orë ose një elektrik dore. Për sa kohë që niveli i tensionit është i mjaftueshëm dhe bateria nuk shkarkohet, elektrik dore shkëlqen shkëlqyeshëm, atëherë gradualisht del jashtë derisa të dalë plotësisht.
Por si të sigurohemi që presioni të mos thahet? Me fjalë të tjera, si të ruhet një nivel i vazhdueshëm i ujit në kullë, dhe një ndryshim i vazhdueshëm potencial në polet e burimit aktual. Duke ndjekur shembullin e kullës, EMF përfaqësohet si një pompë që siguron hyrjen e ujit të ri në kullë.
Natyra EMF
Shkaku i EMF në burime të ndryshme aktuale është i ndryshëm. Për nga natyra e shfaqjes, dallohen llojet e mëposhtme:
- EMF kimike. Ndodh në bateri dhe akumulatorë për shkak të reaksioneve kimike.
- Termo EMF. Ndodh kur kontaktet e përcjellësve të ndryshëm të vendosur në temperatura të ndryshme janë të lidhura.
- EMF e induksionit. Ndodh në një gjenerator kur një përcjellës rrotullues vendoset në një fushë magnetike. EMF do të induktohet në një përcjellës kur përcjellësi kalon vijat e forcës së një fushe magnetike të vazhdueshme ose kur fusha magnetike ndryshon në madhësi.
- EMF fotoelektrike. Shfaqja e kësaj EMF lehtësohet nga fenomeni i një efekti fotoelektrik të jashtëm ose të brendshëm.
- EMF piezoelektrike. EMF ndodh kur substancat janë shtrirë ose shtrydhur.
Të dashur miq, sot kemi shqyrtuar temën "EMF për bajamet". Siç mund ta shihni, EMF - forcë jo elektrikei cili ruan rrjedhën e rrymës elektrike në qark. Nëse doni të dini se si zgjidhen problemet me EMF, ju këshillojmë të kontaktoni specialistë të zgjedhur dhe të provuar me kujdes, të cilët do të shpjegojnë shpejt dhe qartë rrjedhën e zgjidhjes së ndonjë problemi tematik. Dhe sipas traditës, në fund ju ftojmë të shikoni një video stërvitore. Shijoni shikimin dhe suksesin në studimet tuaja!
Shkaku i forcës elektromotore mund të jetë një ndryshim në fushën magnetike në hapësirën përreth. Ky fenomen quhet induksion elektromagnetik. Madhësia e induksionit EMF në qark përcaktohet nga shprehja
ku është fluksi i fushës magnetike përmes një sipërfaqe të mbyllur të kufizuar nga një kontur. Shenja "-" përpara shprehjes tregon se rryma e induksionit e krijuar nga EMF e induksionit parandalon një ndryshim në fluksin magnetik në qark (shiko rregullin e Lenz).
41. Induksioni, njësia e tij SI. Induktimi i gjatë i solenoidit.
induktancë (apo koeficienti i vetë-induksionit) është koeficienti i proporcionalitetit midis energjisë elektrike aktualqë rrjedhin në një lak të mbyllur, dhe fluksi magnetiktë gjeneruara nga kjo rrymë përmes sipërfaqes , buza e së cilës është kjo rrugë. .
Në formulë
Fluksi magnetik, - rryma e lakut, - induktueshmëria.
Ata shpesh flasin për induktancën e një teli të gjatë të drejtë ( cm.). Në këtë rast dhe në raste të tjera (veçanërisht në ato që nuk korrespondojnë me përafrimin quasistationary), kur një lak i mbyllur nuk është i lehtë të tregohet në mënyrë adekuate dhe të paqartë, përkufizimi i mësipërm kërkon sqarime të veçanta; Pjesërisht e dobishme për këtë është qasja (e përmendur më poshtë) që lidhet me induksionin në energjinë e fushës magnetike.
Përmes induktancës shprehet EMF e vetë-induksionit në qark, i cili ndodh kur ndryshimet aktuale në të :
.
Nga kjo formulë rrjedh se induktueshmëria është numerikisht e barabartë me EMF e vetë-induksionitqë lindin në qark kur forca aktuale ndryshon me 1 A për 1 s.
Në një forcë të caktuar aktuale, induktueshmëria përcakton energji fusha magnetike e krijuar nga kjo rrymë :
Përcaktimi dhe njësitë
Në njësitë SI, induktanca matet në henry, shkurtuar Hn, në CGS - në centimetra (1 Hn \u003d 10 9 cm). Një qark ka një induksion të një henry nëse, kur ndryshimi i rrymës nga një amper në sekondë, një voltazh prej një volt do të shfaqet në terminalet e qarkut. Një qark i vërtetë, jo superconducting, ka një rezistencë ohmike R, prandaj, mbi të do të shfaqet një tension shtesë U \u003d I * R, ku unë jam forca e rrymës që rrjedh përgjatë qark në një moment të caktuar.
Simboli i përdorur për të induktuar u mor për nder të Heinrich Friedrich Emil Lenz [ burim nuk specifikohet 1017 ditë ]. Njësia e masës për induktancë është emëruar pas Joseph Henry. Vetë termi induktancë u krijua nga Oliver Heaviside në shkurt 1886 [ burim nuk specifikohet 1017 ditë ] .
Një rrymë elektrike që rrjedh në një lak të mbyllur krijon një fushë magnetike rreth vetes, induksioni i së cilës, sipas ligjit Bio-Savart-Laplace, është në përpjesëtim me rrymën. Fluksi magnetik F i shoqëruar me qark është pra drejtpërdrejt proporcional me rrymën I në qark: (1) ku quhet koeficienti i proporcionalitetit L induktanca e lakut... Kur forca aktuale në qark ndryshon, fluksi magnetik i shoqëruar me të gjithashtu do të ndryshojë; kjo do të thotë që një emf do të nxitet në qark. Shfaqja e emf induksioni në një qark përcjellës kur fuqia aktuale ndryshon në të quhet vetëinduksion... Nga shprehja (1), njësia e induktancës është e vendosur henri (H): 1 H është induktanca e qarkut, fluksi magnetik i vetë-induksionit i të cilit në një rrymë prej 1 A është i barabartë me 1 Wb: 1 H \u003d 1 Wb / s \u003d 1 V
Le të llogarisim induktancën e një solenoidi pafundësisht të gjatë. Prurja totale magnetike përmes solenoidit (lidhje fluksi) është μ 0 μ (N 2 I / l) S. Zëvendësimi në (1), gjejmë (2), d.m.th., induktueshmëria e solenoidit varet nga gjatësia l solenoidi, numri i kthesave të tij N, ai, zona S dhe përshkueshmëria magnetike μ e substancës nga e cila është bërë bërthama solenoid. Provedshtë vërtetuar se induktiviteti i qarkut varet në rastin e përgjithshëm vetëm nga forma gjeometrike e qarkut, dimensionet e tij dhe përshkueshmëria magnetike e mediumit në të cilin është vendosur, dhe është e mundur të vizatoni një analog të induktivitetit të qarkut me kondensencën elektrike të një përcjellësi të vetëm, i cili varet gjithashtu vetëm nga forma e përcjellësit, dimensionet e tij dhe konstanta dielektrike e mesme. Le të zbulojmë, duke zbatuar ligjin Faraday në fenomenin e vetë-induksionit, se emf vetë-induksioni është i barabartë Nëse kontura nuk pëson deformime dhe përshkueshmëria magnetike e mediumit mbetet e pandryshuar (do të tregohet më vonë se gjendja e fundit nuk plotësohet gjithmonë), atëherë L \u003d const dhe (3) ku shenja minus, e përcaktuar me rregullin e Lenz, tregon që prania e induktancës në qark çon në një ngadalësim të ndryshimit të rrymës në të... Nëse rryma rritet me kohën, atëherë (dI / dt<0) и ξ s >0, domethënë, rryma e vetë-induksionit drejtohet drejt rrymës së shkaktuar nga një burim i jashtëm dhe ngadalëson rritjen e saj. Nëse rryma zvogëlohet me kohën, atëherë (dI / dt\u003e 0) dhe 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. Rryma në hapjen dhe mbylljen e qarkut.
Me çdo ndryshim në forcën e rrymës në qark përcjellës, emis lind. etj me vetë-induksion, si rezultat i të cilit rryma shtesë shfaqen në qark, të quajtur ekstrakurset e vetë-induksionit... Ekstraktet e vetë-induksionit, sipas rregullit të Lenzit, drejtohen gjithmonë në mënyrë që të parandalojnë ndryshimet në rrymën në qark, domethënë ato drejtohen në të kundërt me rrymën e krijuar nga burimi. Kur burimi aktual është i fikur, rrymat shtesë kanë të njëjtin drejtim si rryma e dobësimit. Si pasojë, prania e induktancës në qark çon në një ngadalësim në zhdukjen ose vendosjen e rrymës në qark.
Le të shqyrtojmë procesin e fikjes së rrymës në një qark që përmban një burim aktual me një emf. , rezistencë me rezistencë R dhe induktori i mbështjelljes L. Nën ndikimin e jashtëm e. etj me Rryma DC rrjedh në qark
(ne neglizhojmë rezistencën e brendshme të burimit aktual).
Në një moment në kohë t\u003d 0 fikni burimin aktual. Rryma e induktorit L do të fillojë të ulet, gjë që do të çojë në shfaqjen e një emf. vetë-induksion, i cili, sipas rregullit të Lenz, parandalon një rënie të rrymës. Në çdo moment të kohës, rryma në qark përcaktohet me ligjin e Ohm unë= s / R, ose
Ndarja e variablave në shprehje (127.1), marrim Integrimin e këtij ekuacioni unë (nga unë 0 deri në unë) dhe t (nga 0 në t), gjejmë ln ( unë /unë 0) = – Rt/ L, ose
ku \u003d L/ R - konstante quhet koha e relaksimit. Nga (127.2) vijon se është koha gjatë së cilës forca aktuale zvogëlohet me një faktor të e.
Kështu, në procesin e shkëputjes së burimit aktual, rryma zvogëlohet në mënyrë eksponenciale (127.2) dhe përcaktohet nga kurba 1 në fig. 183. Sa më e madhe të jetë induktanca e qarkut dhe aq më e ulët rezistenca e tij, aq më shumë dhe, për rrjedhojë, rryma më e ngadalshme në qark zvogëlohet kur të hapet.
Kur qarku është i mbyllur, përveç jashtëm e. etj me ka e. etj me vetë-induksioni parandalon, sipas rregullit të Lenz, rritjen e rrymës. Ligji i Ohmit, ose
Duke prezantuar një ndryshore të re, ne e shndërrojmë këtë ekuacion në formë
ku është koha e relaksimit.
Në momentin e mbylljes ( t\u003d 0) forca aktuale unë \u003d 0 dhe u \u003d -. Prandaj, integrimi i gjatë dhe (nga tek IR– ) dhe t (nga 0 në t), gjejmë ln [( IR– )]/–= - t/ , ose
ku është rryma e gjendjes së qëndrueshme (në t).
Kështu, në procesin e ndezjes së burimit të rrymës, rritja e rrymës në qark vendoset nga funksioni (127.3) dhe përcaktohet nga kurba 2 në Fig. 183. Rryma rritet nga vlera fillestare unë= 0 dhe asimptotikisht ka tendencë për vlerën e gjendjes së qëndrueshme . Shkalla e rritjes aktuale përcaktohet nga e njëjta kohë relaksimi = L/ R, si ulje në rrymë. Vendosja e rrymës është më e shpejtë, aq më pak induktanca e qarkut dhe aq më i madh është rezistenca e tij.
Le të vlerësojmë vlerën e emf. vetë-induksioni që rrjedh nga një rritje e menjëhershme e rezistencës së qark DC nga R 0 deri në R... Supozojmë se hapim një qark kur një rrymë e qëndrueshme rrjedh nëpër të. Kur qarku hapet, rryma ndryshon sipas formulës (127.2). Zëvendësimi në të shprehja për unë 0 dhe , ne kemi
E.m.s. vetëinduksion
d.m.th me një rritje të konsiderueshme të rezistencës së qarkut (R/ R 0 \u003e\u003e 1), e cila ka një induksion të lartë, emf. vetë-induksioni mund të jetë shumë herë më i lartë se emf. burimi aktual i përfshirë në qark. Kështu, është e nevojshme të merret në konsideratë që qarku që përmban induktancën nuk mund të hapet papritmas, pasi kjo (shfaqja e emfit të rëndësishëm të vetë-induksionit) mund të çojë në prishje të izolimit dhe dështim të instrumenteve matëse. Nëse rezistenca futet në lak gradualisht, atëherë emf. vetë-induksioni nuk do të arrijë vlera të mëdha.
43. Fenomeni i induksionit të ndërsjellë. Transformer.
Konsideroni dy konturet fikse (1 dhe 2), të cilat janë të vendosura mjaft afër njëra-tjetrës (Fig. 1). Nëse një rrymë I 1 rrjedh në qark 1, atëherë fluksi magnetik që krijohet nga kjo rrymë (fusha që krijon këtë fluks tregohet në figurë me vija të ngurta) është drejtpërdrejt proporcionale me I 1. Le të tregojmë me anë të Ф 21 pjesën e rrjedhës që depërton në kontur 2. Pastaj (1) ku L 21 është koeficienti i proporcionalitetit.
Fig. 1
Nëse rryma I 1 ndryshon vlerën e saj, atëherë një emf nxitet në qark 2. ξ i2, e cila, sipas ligjit të Faraday, do të jetë e barabartë dhe e kundërt në shenjë të shkallës së ndryshimit të fluksit magnetik Ф 21, i cili krijohet nga rryma në qark të parë dhe depërton në të dytin: Në mënyrë të ngjashme, kur rryma I 2 rrjedh në qark 2, fluksi magnetik (fusha e tij është treguar në Fig. 1 goditje) depërton në konturin e parë. Nëse Ф 12 është pjesë e këtij fluksi, i cili depërton në qark 1, atëherë Nëse rryma I 2 ndryshon vlerën e saj, atëherë një emf është induktuar në qark 1. ξ i1, e cila është e barabartë dhe e kundërt në shenjë të shkallës së ndryshimit të fluksit magnetik Ф 12, i cili krijohet nga rryma në qark të dytë dhe depërton në të parën: në njërën prej qarqeve kur fuqia aktuale ndryshon në tjetrën quhet induksion i ndërsjellë... Quhen koeficientët e proporcionit L 21 dhe L 12 induktiviteti i ndërsjellë i qarqeve... Llogaritjet, të cilat konfirmohen nga përvoja, tregojnë se L 21 dhe L 12 janë të barabartë me njëri-tjetrin, d.m.th. (2) Koeficientët e proporcionalitetit të L 12 dhe L 21 varen nga madhësia, forma gjeometrike, pozicioni relativ i kontureve dhe nga përshkueshmëria magnetike e mediumit që rrethon konturet ... Njësia e induktivitetit të ndërsjellë është e njëjtë me induksionin - henry (H). Le të gjejmë induksionin e ndërsjellë të dy mbështjelljeve, të cilat janë plagë në një bërthamë të përbashkët toroidale. Ky rast ka një rëndësi të madhe praktike (Fig. 2). Induksioni magnetik i fushës, i cili krijohet nga mbështjellja e parë me numrin e kthesave N 1, rryma I 1 dhe përshkueshmëria magnetike μ e thelbit, B \u003d μμ 0 (N 1 I 1 / l) ku l është gjatësia e bërthamës përgjatë vijës qendrore. Fluksi magnetik përmes një kthesë të mbështjelljes së dytë Ф 2 \u003d BS \u003d μμ 0 (N 1 I 1 / l) S
Prandaj, fluksi total magnetik (lidhja e fluksit) përmes dredha-dredha sekondare, e cila përmban kthesat N 2, Flux Ψ krijohet nga rryma I 1, pra, duke përdorur (1), do të gjejmë (3) Nëse llogarisim fluksin magnetik që krijohet nga spiralja 2 përmes spirales 1, atëherë për L 12 marrim një shprehje në përputhje me formulën (3). Kjo do të thotë që induktueshmëria e ndërsjellë e dy mbështjelljeve, të cilat janë plagë në një bërthamë të përbashkët toroidale,
transformator (nga lat. transformo - konvertohet) është një pajisje statike elektromagnetike statike që ka dy ose më shumë dredha të bashkuara induktive në disa qark magnetik dhe ka për qëllim të konvertohet nga induksioni elektromagnetik një ose më shumë sisteme AC (tensione) në një ose më shumë sisteme të tjera AC (tensione) pa ndryshuar frekuencën e sistemit AC (voltazhi)
Forca elektromotore, në mënyrë popullore EMF, si dhe voltazhi matet në volt, por ka një karakter krejtësisht të ndryshëm.
EMF nga pikëpamja e hidraulikës
Unë mendoj se ju tashmë jeni njohur me kullën e ujit nga artikulli i fundit rreth
Le të themi se kulla është plotësisht e mbushur me ujë. Në fund të kullës, ne shpuam një vrimë dhe prerë një tub përmes të cilit rrjedh ujë në shtëpinë tuaj.
Fqinji donte të ujiste kastravecat, ju vendosët të lani makinën, nëna filloi të bënte lavanderi dhe voila! Rrjedha e ujit u bë gjithnjë e më pak, dhe shpejt u tha plotësisht ... happenedfarë ndodhi? Uji në kullë ka mbaruar ...
Koha që duhet për të zbrazur një kullë varet nga kapaciteti i vetë kullës dhe sa konsumatorë do të përdorin ujin.
Të gjithë të njëjtën gjë mund të thuhet në lidhje me kondensatorin e radiotelevizionit:
Le të themi se kemi ngarkuar atë nga një bateri 1.5 volt dhe ajo mori ngarkesë. Le të tërheqim një kondensator të ngarkuar si kjo:
Por, sa më shpejt që bashkojmë një ngarkesë në të (lejoni që ngarkesa të jetë LED) duke mbyllur çelësin S, në fraksionet e para të sekondave LED do të shkëlqejë me shkëlqim, dhe pastaj do të zbehet në heshtje ... derisa të dalë plotësisht. Koha e zhdukjes së LED do të varet nga aftësia e kondensatorit, si dhe nga ajo lloj ngarkese që lidhim në kondensatorin e ngarkuar.
Siç thashë, kjo është në varësi të një kullë të thjeshtë të mbushur dhe konsumatorëve që përdorin ujë.
Por pse atëherë uji nuk mbaron kurrë në kullat tona? Po, sepse funksionon pompë uji! Nga vjen kjo pompë uji? Nga një pus që është shpuar për nxjerrjen e ujërave nëntokësorë. Ndonjëherë quhet edhe artez.
Sapo kulla mbushet plotësisht me ujë, pompa fiket. Në kullat tona të ujit, pompë ruan gjithmonë nivelin maksimal të ujit.
Le të kujtojmë se çfarë stresi është? Për analogji me hidraulikën, ky është niveli i ujit në kullën e ujit. Një kullë e plotë është niveli maksimal i ujit, që do të thotë stres maksimal. Nuk ka ujë në kullë - voltazhi është zero.
EMF e rrymës elektrike
Siç e mbani mend nga artikujt e mëparshëm, molekulat e ujit janë "elektrone". Që të ndodhë një rrymë elektrike, elektronet duhet të lëvizin në një drejtim. Por që ata të lëvizin në një drejtim, duhet të ketë tension dhe një lloj ngarkese. Kjo do të thotë, uji në kullë është tension, dhe njerëzit që shpenzojnë ujë për nevojat e tyre janë një ngarkesë, pasi krijojnë një rrjedhë uji nga një tub që ndodhet rrëzë kullës së ujit. Dhe rrjedha nuk është gjë tjetër veçse forca e rrymës.
Kushti duhet të përmbushet gjithashtu që uji duhet të jetë gjithnjë në nivelin maksimal, pa marrë parasysh sa njerëz e shpenzojnë atë për nevojat e tyre në të njëjtën kohë, përndryshe kulla do të zbrazet. Për një kullë uji, ky ngritës është një pompë uji. Dhe për rrymë elektrike?
Për një rrymë elektrike, duhet të ketë një lloj force që do t'i shtynte elektronet në një drejtim për një kohë të gjatë. Kjo do të thotë, kjo forcë duhet të lëvizë elektronet! Forca elektromotore! Po tamam! FORCA ELEKTROMOTIVE! Mund ta quani EMF për pak - Elektro Dduke parë NGAbaltë. Ajo matet në volt, si tension, dhe tregohet kryesisht nga letra E.
Pra, bateritë tona gjithashtu kanë një "pompë" të tillë? Ekziston, dhe do të ishte më e saktë ta quajmë atë "pompë furnizimi elektroni"). Por, sigurisht, askush nuk e thotë këtë. Thjesht thonë - EMF. Pyes veten se ku fshihet kjo pompë në bateri? Ky është thjesht një reagim elektrokimik që mban "nivelin e ujit" në bateri, por pastaj kjo pompë lodhet dhe tensioni në bateri fillon të tundet, sepse "pompa" nuk ka kohë për të pompuar ujë. Në fund, ajo prishet plotësisht dhe tensioni në bateri bëhet pothuajse zero.
Burimi i vërtetë i EMF
Burimi i energjisë elektrike është një burim EMF me rezistencë të brendshme R int. Mund të jenë çdo lloj baterie kimike, si bateri dhe akumulatorë.
Struktura e tyre e brendshme për sa i përket EMF duket si kjo:
ku E A është EMF, dhe R ekstrem A është rezistenca e brendshme e baterisë
Atëherë, çfarë mund të mësohet nga kjo?
Nëse asnjë ngarkesë, si një llambë inkandeshente, etj., Nuk ngjitet në bateri, atëherë si rezultat, rryma në një qark të tillë do të jetë zero. Një diagram i thjeshtuar do të ishte si ky:
Por nëse megjithatë bashkojmë një llambë drite inkandeshente në baterinë tonë, atëherë qark ynë do të bëhet i mbyllur dhe rryma do të rrjedhë në qark:
Nëse vizatoni një grafik të varësisë së forcës në qarkun aktual në tensionin në bateri, atëherë do të duket kështu:
Cili është përfundimi? Për të matur EMF-in e një baterie, duhet vetëm të marrim një multimetër të mirë me një rezistencë të lartë hyrëse dhe të matim tensionin në terminalet e baterisë.
Burim ideal EMF
Supozoni se bateria jonë ka rezistencë të brendshme zero, atëherë rezulton se R hn \u003d 0.
Shtë e lehtë të supozohet se në këtë rast rënia e tensionit në rezistencën zero do të jetë gjithashtu zero. Si rezultat, grafiku ynë do të duket si ky:
Si rezultat, ne sapo morëm një burim EMF. Prandaj, burimi EMF është një burim ideal i energjisë, në të cilin voltazhi në terminalet nuk varet nga rryma në qark. Kjo do të thotë, pa marrë parasysh se çfarë ngarkese do t'i bashkonim një burimi të tillë EMF, ai ende do të japë tensionin e kërkuar pa një tërheqje. Burimi EMF në vetvete është përcaktuar kështu:
Në praktikë, nuk ka një burim ideal EMF.
Llojet e EMF
– elektrokimik (EMF i baterive dhe akumulatorëve)
– photoeffect (marrja e rrymës elektrike nga energjia diellore)
– induksion (gjeneratorët që përdorin parimin e induksionit elektromagnetik)
– Efekt i Seebeck ose termoEMF (ndodhja e një rryme elektrike në një qark të mbyllur që përbëhet nga përcjellës të ndryshëm të lidhura me seri, kontaktet midis të cilave janë në temperatura të ndryshme)
– piezoEMF (marrë EMF nga)
përmbledhje
EMF është një forcë jo elektrike që shkakton që një rrymë elektrike të rrjedhë në një qark.
real burimi EMF ka rezistencë të brendshme brenda vetvetes, ideal Rezistenca e brendshme e burimit EMF është zero.
Një burim ideal EMF gjithmonë ka një vlerë të vazhdueshme të tensionit në terminalet e tij, pavarësisht nga ngarkesa në qark.
Le të zbulojmë se cila vlerë është karakteristika kryesore e burimit aktual. Do burim aktual ka dy pole: pozitive dhe negative. Në mënyrë që ajo të ketë këto pole, është e nevojshme që brenda saj të mblidhen tarifa falas pozitive në njërën pole, dhe ato negative në tjetrën. Për ta bërë këtë, duhet të bëni disa punë. Kjo punë nuk mund të bëhet nga forcat elektrostatike, pasi ndryshe nga tërheqja e akuzave, ato duhet të ndahen. Puna për grumbullimin e akuzave kryhet jo nga forcat elektrostatike, por nga palët e treta. Natyra e kësaj të fundit mund të jetë e ndryshme. Për shembull, në gjeneratorët e rrymës elektrike, ndarja e tarifave kryhet nga forcat e një fushe magnetike, në bateri dhe qeliza galvanike - nga ato kimike. Studimi i burimeve aktuale tregon se raporti i punës së një force të jashtme me ngarkesën e grumbulluar në pole për një burim të caktuar aktual është një vlerë konstante dhe quhet forca elektromotore e burimit aktual:
Burimi i energjisë elektromotore
Një sasi skalare, e cila është një karakteristikë e një burimi aktual dhe matet nga puna e bërë nga një forcë e jashtme brenda tij për të grumbulluar 1 k ngarkesë në secilin pol, quhet forca elektromotore e burimit aktual. Ngarkoni në 1 deri nëakumuluar në polin e burimit aktual ka energji elektrike potenciale, numerikisht e barabartë me e. etj me burim.
Njësia e. etj me
Le ta masim e. etj me burimi aktual. Ne lidhim një voltmetër në qelizën galvanike demonstruese (Fig. 75, a) *. Duke ndryshuar pozicionin relativ të elektrodave në elektrolit, si dhe vlerën e zhytjes së tyre në elektrolit, shohim që leximet e voltmetrit ( 1.02 në) mos ndrysho. E. d. Me. nuk varet nga madhësia e burimit të energjisë. Kjo varet vetëm nga natyra e forcave të jashtme që shkaktojnë akumulimin e akuzave në polet. Do burim aktual ka e vetin. etj me
* (Me këtë matje, e. etj me leximi i voltmetrit do të jetë pak më pak se vlera e. etj me Sa më i madh të jetë rezistenca e spirales së voltmetrit në krahasim me rezistencën e brendshme të burimit, aq më pak do të jetë kjo ndryshim, e cila vërehet në eksperimentin e përshkruar.)
Kur qarku elektrik është i mbyllur, burimi aktual formon një fushë elektrike të palëvizshme në tela dhe transferon në të energjinë e grumbulluar nga ngarkesat në polet e saj. Për shkak të kësaj energjie, fusha e palëvizshme bën punë për të gjeneruar një rrymë, duke transferuar energjinë e saj në të, të cilën konsumatori aktual e shndërron në lloje të tjera të energjisë.
Pjesa e brendshme e qarkut, e cila është burimi aktual, si çdo përcjellës, ka rezistencë; quhet rezistenca e brendshme e burimit aktual r... Në një gjenerator aktual, rezistenca e brendshme është rezistenca e mbështjelljes së armaturës, në burimet kimike, rezistenca e elektrolitit.
Kur qarku është i mbyllur, fusha elektrike, duke lëvizur ngarkesën 1 deri në nga pika A në pikën B përgjatë seksionit të jashtëm të qarkut (Fig. 75, b), kryen punë, e cila është numerikisht e barabartë me tensionin U në këtë seksion. Arritja e polit B, akuza 1 deri në duhet të shkojë në seksionin e brendshëm të qarkut dhe të zhvendoset në polin A. Në mënyrë që ajo të jetë përsëri në polin A dhe të ketë të njëjtën energji E si kur të lësh pikën A, forcat e jashtme të burimit aktual sipër tij duhet të kryejnë punë të barabartë me punën e shpenzuar në të duke lëvizur përgjatë seksionit të jashtëm të qarkut, i cili është numerikisht i barabartë me tensionin U në këtë seksion, plus punën e shpenzuar për tejkalimin e rezistencës së brendshme r të burimit. Kjo e fundit është numerikisht e barabartë me tensionin u në pjesën e brendshme të qarkut. Prandaj, e. etj me burimi është numerikisht i barabartë me E \u003d U + u.Forca elektromotore është numerikisht e barabartë me punën që bën burimi aktual duke lëvizur ngarkesën 1 k në të gjithë qarkun.
Ne do të matim tensionin në seksionet e jashtme dhe të brendshme; zinxhirë (Fig. 75, c) *. Voltmetri A tregon tensionin përgjatë rezistencës së jashtme R, dhe voltmetrit B - në atë të brendshëm; rezistenca r. Duke ndryshuar vlerën e rezistencës së qarkut të jashtëm; vërejmë se kjo ndryshon tensionin në seksionet e qarkut (Tabela 4).
* (Sondat 1 dhe 2 janë bërë nga tela bakri të trashë me PVC të izoluar që është prerë nga ana drejt mesit të anijes. Sondat janë në kontakt me izolimin e elektrodës.)
Ne shohim që shuma e streseve në seksionet e jashtme dhe të brendshme të qarkut është një vlerë konstante (brenda kufijve të gabimeve eksperimentale) dhe është e barabartë me e. etj me burim. Ajo tregon sasinë e energjisë që burimi aktual është në gjendje të transferojë në qark elektrik kur lëviz përgjatë gjithë qarkut të ngarkimit në 1 deri në.