Trvalý elektrický proud EMF proudového zdroje a vnitřního odporu zdroje proudu

Ve věku elektřiny pravděpodobně neexistuje žádná osoba, která by o existenci elektrického proudu nevěděla. Ale jen málo lidí si pamatuje ze školní fyziky víc než jméno veličin: současná síla, napětí, odpor, Ohmův zákon. A jen málo lidí si pamatuje, jaký je význam těchto slov.

V tomto článku budeme diskutovat o tom, jak se objevit elektrického proudu jak se přenáší podél řetězu a jak tuto hodnotu použít ve výpočtech. Ale než se přesuneme k hlavní části, podívejme se na historii objevu elektrického proudu a jeho zdrojů, stejně jako na definici elektromotorické síly.

Dějiny

Elektřina jako zdroj energie je známá od dávných dob, protože příroda ji sama vytváří v obrovských objemech. Výrazným příkladem je blesk nebo elektrická rampa. Přes tuto blízkost k lidem byla tato energie omezena jen uprostřed sedmnáctého století: Otto von Gerike, magistrátor z Magdeburgu, vytvořil stroj, který umožňuje vytvářet elektrostatický náboj. V polovině osmnáctého století vytvořil Peter von Mushenbruck - vědec z Holandska první na světě elektrický kondenzátor jmenoval Leiden na počest univerzity, kde pracoval.

Možná odpočítávání doby skutečných objevů věnovaných elektřině, je obvyklé začít s prací Luigiho Galvaniho a Alessandra Volty, kteří studovali elektrické proudy ve svalech a výskyt proudu v takzvaných galvanických buňkách. Další výzkum otevřel naše oči vztahům elektřiny a magnetismu, stejně jako několik velmi užitečných jevů (jako je elektromagnetická indukce), bez nichž si dnes nemůžeme představit náš život.

Ale nebudeme se ponořit do magnetických jevů a přebývat jen na elektrických. Podívejme se tedy na to, jak vzniká elektřina v galvanických buňkách a co je to všechno.

Co je to galvanická buňka?

Může to říct proudový zdroj generování elektřiny v důsledku chemických reakcí, ke kterým dochází mezi jejími součástmi. Nejjednodušší galvanická buňka vynalezla Alessandro Volt a pojmenovaná po něm jako sloupec voltů. Skládá se z několika vrstev, které se vzájemně střídají: měděná deska, vodivé těsnění (v domácí verzi z konstrukční vatové bavlny ponořené do slané vody) a zinková deska.

Jaké reakce se v něm vyskytují?

Podívejme se podrobněji na procesy, které nám umožňují vyrábět elektřinu pomocí galvanického článku. Existují pouze dvě takové transformace: oxidace a redukce. Když je jeden prvek, redukční činidlo, oxidován, jsou elektrony vráceny zpět jinému prvku - oxidačnímu činidlu. Oxidační činidlo je zase sníženo přijetím elektronů. Existuje tedy pohyb nabitých částic z jedné desky na druhou a to, jak je známo, se nazývá elektrický proud.

A teď se podívejme na hlavní téma tohoto článku - EMF aktuálního zdroje. A nejprve zvážit, co tato elektromotorická síla (EMF) představuje.

Co je EMF?

Tato hodnota může být reprezentována jako práce síly (jmenovitě "práce"), která se provádí, když se náboj pohybuje po uzavřené elektrický obvod. Velmi často se vysvětluje, že poplatek musí být nutně pozitivní a jednotný. A to je významný přírůstek, protože pouze za těchto podmínek může být elektromotorická síla považována za přesně měřitelné množství. Mimo to se měří ve stejných jednotkách jako napětí: ve voltech (V).

EMF zdroj proudu

Jak je známo, každá baterie nebo baterie mají svou vlastní hodnotu odporu, kterou jsou schopni produkovat. Tato hodnota, EMF zdroje proudu, zobrazuje práci provedenou vnějšími silami pro přesunutí náboje podél obvodu, do kterého je připojena baterie nebo baterie.

Je také nutné objasnit, jaký typ proudu vytváří zdroj: konstantní, střídavé nebo pulzní. Galvanické články, včetně baterií a baterií, vytvářejí vždy pouze konstantní proud. EMF zdroje proudu se v tomto případě bude rovnat velikosti výstupního napětí na kontaktech zdroje.

Teď je čas zjistit, proč je zapotřebí nějaká hodnota jako EMF, jak ji použít při výpočtu jiných hodnot elektrického obvodu.

Formula EMF

Již jsme zjistili, že EMF aktuálního zdroje se rovná práci vnějších sil v přenosu poplatků. Pro větší jasnost jsme se rozhodli zapsat vzorec pro toto množství: E = _{vnější síly} / q, kde A je práce a q je náboj, na kterém byla práce provedena. Vezměte prosím na vědomí, že je účtován celkový poplatek bez jediného poplatku. To se děje proto, že považujeme práci sil, abychom přesunuli všechny obvinění v dirigentovi. A tento poměr práce k nabíjení bude vždy konstantní pro daný zdroj, protože bez ohledu na to, kolik nabitých částic budete mít, konkrétní množství práce pro každý z nich bude stejné.

Jak vidíte, vzorec elektromotorické síly není tak komplikovaný a sestává pouze ze dvou veličin. Je čas přejít na jednu z hlavních otázek vyplývajících z tohoto článku.

Proč potřebujeme EMF?

Již bylo řečeno, že emf a napětí jsou ve skutečnosti stejné. Pokud známe hodnoty EMF a interní odpor aktuálního zdroje, bude snadné je nahradit Ohmův zákon pro kompletní řetězec který je následující: I = e / (R + r), kde I je proudová síla, e je EMF, R je odpor obvodu, r je vnitřní odpor zdroje proudu. Odtud můžeme nalézt dvě charakteristiky obvodu: I a R. Mělo by být poznamenáno, že všechny tyto argumenty a vzorce jsou platné pouze pro obvod DC. V případě proměnné budou vzorce zcela odlišné, protože se řídí oscilačními zákony.

Ale přesto zůstává nejasné, jaká je aplikace emf aktuálního zdroje. V řetězci je zpravidla mnoho funkcí, které plní svou funkci. V každém telefonu je nabíjení, které nepředstavuje nic víc než elektrický obvod. A každý takový obvod vyžaduje zdroj proudu pro provoz. A je velmi důležité, aby jeho EMF byl vhodný pro parametry všech prvků obvodu. V opačném případě obvod buď přestane pracovat nebo hořet kvůli vysokému napětí uvnitř.

Závěr

Myslíme si, že pro mnohé je tento článek užitečný. Ve skutečnosti je v moderním světě velmi důležité vědět co nejvíce o tom, co nás obklopuje. To zahrnuje znalost povahy elektrického proudu a jeho chování v obvodech. A pokud si myslíte, že taková věc jako elektrický obvod je používán pouze v laboratořích a jste daleko od ní, pak se velice mýlíte: všechny přístroje, které spotřebovávají elektřinu, se ve skutečnosti skládají z obvodů. A každý z nich má vlastní proudový zdroj, který vytváří emf.