Stalna električna struja EMF izvora struje i unutarnji otpor strujnog izvora

U dobi struje vjerojatno ne postoji osoba koja ne bi znala za postojanje električne struje. Ali malo ljudi pamti iz školskog tečaja fizike više od naziva količina: trenutna snaga, napon, otpor, Ohmov zakon. I vrlo malo ljudi pamti značenje ovih riječi.

U ovom članku ćemo raspraviti kako se pojaviti električna struja kako se prenosi duž lanca i kako koristiti tu vrijednost u izračunima. Ali prije nego što pređemo na glavni dio, okrenimo se povijesti otkrića električne struje i njezinih izvora, kao i definiciji onoga što je elektromotorna sila.

Povijest

Električna energija kao izvor energije poznata je još od antičkih vremena, jer je priroda sama generira u velikim količinama. Izvanredan primjer je munja ili električna rampa. Unatoč takvoj blizini ljudi, ova energija je bila ograničena tek sredinom sedamnaestog stoljeća: Otto von Gerike, burgomaster iz Magdeburga, stvorio je stroj koji omogućuje generiranje elektrostatičkog naboja. Sredinom osamnaestog stoljeća Peter von Mushenbruck - znanstvenik iz Nizozemske - stvara prve u svijetu električni kondenzator zove se Leiden u čast sveučilišta na kojem je radio.

Možda odbrojavanje vremena stvarnih otkrića posvećenih električnoj energiji, uobičajeno je početi s radovima Luigija Galvanija i Alessandra Volte, koji su proučavali električne struje u mišićima i pojavu struje u takozvanim galvanskim ćelijama. Daljnja istraživanja otvorila su nam oči prema odnosu električne energije i magnetizma, kao i nekoliko vrlo korisnih pojava (kao što je elektromagnetska indukcija), bez kojih je nemoguće zamisliti naš život danas.

Ali nećemo se upuštati u magnetske pojave i zadržavati se samo na električnim. Dakle, pogledajmo kako električna energija nastaje u galvanskim stanicama i o čemu se radi.

Što je galvanska ćelija?

Može to reći trenutni izvor proizvodnje električne energije zbog kemijskih reakcija koje se događaju između njezinih komponenti. Najjednostavniju galvansku ćeliju izumio je Alessandro Volt i nazvan po njemu kao kolona volta. Sastoji se od nekoliko slojeva koji se međusobno izmjenjuju: bakrena ploča, provodna brtva (u kućnoj verziji dizajnirana je vata umočena u slanu vodu) i cink ploča.

Koje se reakcije događaju u njemu?

Razmotrimo detaljnije procese koji nam omogućuju proizvodnju električne energije pomoću galvanske ćelije. Postoje samo dvije takve transformacije: oksidacija i redukcija. Kada se jedan element, reducirajući agens, oksidira, elektroni se vraćaju drugom elementu - oksidansu. Oksidans se smanjuje prihvaćanjem elektrona. Dakle, postoji kretanje nabijenih čestica s jedne ploče na drugu, a to se, kao što je poznato, naziva električna struja.

A sada prijeđimo na glavnu temu ovog članka - EMF trenutnog izvora. I za početak, razmotrimo što ova elektromotorna sila (EMF) predstavlja.

Što je EMF?

Ta se vrijednost može predstaviti kao djelo sila (naime "rad"), koje se izvode kada se naboj kreće duž zatvorenog električni krug. Vrlo često se daju i pojašnjenja da naknada nužno mora biti pozitivna i pojedinačna. A to je značajan dodatak, budući da se samo pod tim uvjetima elektromotorna sila može smatrati točno mjerljivom količinom. Usput, mjeri se u istim jedinicama kao napon: u voltima (V).

Izvor struje EMF-a

Kao što je poznato, svaka baterija ili baterija ima vlastitu vrijednost otpora, koju mogu proizvesti. Ova vrijednost, EMF izvora struje, pokazuje rad vanjskih sila za pomicanje punjenja duž kruga u koji je priključena baterija ili baterija.

Također je potrebno pojasniti koji tip struje proizvodi izvor: konstantan, naizmjeničan ili pulsni. Galvanske ćelije, uključujući baterije i baterije, uvijek proizvode samo stalnu električnu struju. EMF izvora struje u ovom slučaju bit će jednak u odnosu na izlazni napon na kontaktima izvora.

Sada je vrijeme da shvatimo zašto je vrijednost kao što je EMF uopće potrebna, kako je koristiti pri izračunavanju drugih vrijednosti električnog kruga.

Formula EMF

Već smo utvrdili da je EZ struje istovjetan radu vanjskih sila u prijenosu naboja. Za veću jasnoću, odlučili smo zapisati formulu za tu količinu: E = _{vanjske sile} / q, gdje je A djelo, a q je naboj na kojem je posao obavljen. Imajte na umu da se ukupna naknada ne naplaćuje. To je učinjeno jer smatramo da je rad sila pomicao sve naboje u vodiču. A taj omjer rada i naboja uvijek će biti konstantan za dani izvor, budući da bez obzira koliko punjenih čestica uzimate, specifična količina rada za svaku od njih bit će ista.

Kao što možete vidjeti, formula elektromotorne sile nije toliko komplicirana i sastoji se od samo dvije količine. Vrijeme je za prelazak na jedno od glavnih pitanja koja proizlaze iz ovog članka.

Zašto nam treba EMF?

Već je rečeno da su emf i napon zapravo isti. Ako znamo vrijednosti EMF-a i unutarnji otpor strujnog izvora, tada će ih biti lako zamijeniti Ohmov zakon za cijeli lanac koji je kako slijedi: I = e / (R + r), gdje je I jakost struje, e je EMF, R je otpor kruga, r je unutarnji otpor izvora struje. Odavde možemo pronaći dvije karakteristike kruga: I i R. Treba napomenuti da svi ovi argumenti i formule vrijede samo za jednosmjerni strujni krug. U slučaju varijable, formule će biti potpuno različite, budući da se pridržavaju svojih oscilatornih zakona.

Ipak, ostaje nejasno koja je primjena emf trenutnog izvora. U lancu, u pravilu, postoji mnogo elemenata koji obavljaju svoju funkciju. U bilo kojem telefonu postoji punjenje koje predstavlja ništa više od električnog kruga. I svaki takav krug zahtijeva strujni izvor za rad. I vrlo je važno da je njegova EMF pogodna za parametre za sve elemente kruga. Inače, sklop će ili prestati raditi ili će gorjeti zbog visokog napona unutar njega.

zaključak

Mislimo da je za mnoge ovaj članak bio koristan. Doista, u suvremenom svijetu vrlo je važno znati što je više moguće o onome što nas okružuje. To uključuje poznavanje prirode električne struje i njezina ponašanja unutar krugova. A ako mislite da se takva stvar kao što je električni krug koristi samo u laboratorijima i da ste daleko od toga, onda ste jako pogrešni: svi uređaji koji troše električnu energiju zapravo se sastoje od sklopova. I svaki od njih ima svoj trenutni izvor, koji stvara emf.