Stały prąd elektryczny EMF źródła prądu i rezystancji wewnętrznej źródła prądu

W dobie elektryczności prawdopodobnie nie ma takiej osoby, która by nie wiedziała o istnieniu prądu elektrycznego. Ale niewiele osób pamięta ze szkolnego kursu fizyki więcej niż nazwy ilości: aktualna siła, napięcie, opór, prawo Ohma. I niewielu ludzi pamięta, jakie jest znaczenie tych słów.

W tym artykule omówimy sposób wyświetlania prąd elektryczny w jaki sposób jest przekazywana wzdłuż łańcucha i jak wykorzystać tę wartość w obliczeniach. Zanim jednak przejdziemy do głównej części, przyjrzyjmy się historii odkrywania prądu elektrycznego i jego źródeł, a także określeniu, czym jest siła elektromotoryczna.

Historia

Energia elektryczna jako źródło energii znana jest od czasów starożytnych, ponieważ sama przyroda wytwarza ją w ogromnych ilościach. Uderzającym przykładem jest błyskawica lub elektryczna rampa. Mimo takiej bliskości ludzi ta energia została zahamowana dopiero w połowie XVII wieku: Otto von Gerike, burmistrz z Magdeburga, stworzył maszynę, która pozwala generować ładunek elektrostatyczny. W połowie XVIII wieku Peter von Mushenbruck - naukowiec z Holandii - tworzy pierwszy na świecie kondensator elektryczny nazwał Leiden na cześć uniwersytetu, w którym pracował.

Być może odliczanie ery prawdziwych odkryć poświęconych elektryczności, zwykle zaczyna się od pracy Luigiego Galvani i Alessandro Volty, którzy badali odpowiednio prądy elektryczne w mięśniach i występowanie prądu w tak zwanych ogniwach galwanicznych. Dalsze badania otworzyły nam oczy na związek elektryczności i magnetyzmu, a także kilka bardzo użytecznych zjawisk (takich jak indukcja elektromagnetyczna), bez których nie można sobie wyobrazić naszego dzisiejszego życia.

Ale nie będziemy zagłębiać się w zjawiska magnetyczne i będziemy się rozpamiętywać tylko na tych elektrycznych. Zobaczmy więc, jak elektryczność powstaje w ogniwach galwanicznych i o co w tym wszystkim chodzi.

Czym jest ogniwo galwaniczne?

Można to powiedzieć obecne źródło wytwarzanie energii elektrycznej w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy jej składnikami. Najprostsza ogniwo galwaniczne zostało wymyślone przez Alessandra Volta i nazwane jego imieniem jako kolumna woltów. Składa się z kilku warstw naprzemiennych: płytki miedzianej, uszczelki przewodzącej (w domowej wersji projektowanej waty zanurzonej w słonej wodzie) oraz płyty cynku.

Jakie reakcje w nim zachodzą?

Rozważmy bardziej szczegółowo procesy, które pozwalają nam wytwarzać energię elektryczną za pomocą ogniwa galwanicznego. Istnieją tylko dwie takie transformacje: utlenianie i redukcja. Kiedy jeden pierwiastek, czynnik redukujący, zostaje utleniony, elektrony zostają oddane innemu pierwiastkowi - utleniaczowi. Z kolei utleniacz jest redukowany przez przyjmowanie elektronów. Tak więc istnieje ruch naładowanych cząstek z jednej płytki na drugą, a to, jak wiadomo, jest nazywane prądem elektrycznym.

A teraz przejdźmy do głównego tematu tego artykułu - EMF obecnego źródła. Na początek rozważmy, co reprezentuje ta siła elektromotoryczna (EMF).

Co to jest EMF?

Ta wartość może być reprezentowana jako praca sił (mianowicie "praca"), wykonywana, gdy ładunek porusza się wzdłuż zamkniętego obwód elektryczny. Bardzo często wyjaśnia się również, że opłata musi być koniecznie dodatnia i pojedyncza. Jest to znaczące uzupełnienie, ponieważ tylko w tych warunkach siła elektromotoryczna może być uważana za dokładną mierzalną ilość. Nawiasem mówiąc, jest on mierzony w tych samych jednostkach co napięcie: w woltach (V).

Źródło prądu EMF

Jak wiadomo, każda bateria lub bateria ma swoją wartość rezystancji, którą są w stanie wytworzyć. Ta wartość, EMF bieżącego źródła, pokazuje pracę wykonaną przez siły zewnętrzne w celu przesunięcia ładunku wzdłuż obwodu, do którego podłączona jest bateria lub akumulator.

Konieczne jest również wyjaśnienie, jaki rodzaj prądu wytwarza źródło: stałe, naprzemienne lub pulsacyjne. Ogniwa galwaniczne, w tym baterie i akumulatory, zawsze wytwarzają tylko stały prąd elektryczny. Wartość pola elektromagnetycznego źródła prądu w tym przypadku będzie równa wielkości napięcia wyjściowego na stykach źródła.

Teraz nadszedł czas, aby dowiedzieć się, dlaczego taka wartość jak EMF jest w ogóle potrzebna, jak z niej korzystać przy obliczaniu innych wartości obwodu elektrycznego.

Formula EMF

Dowiedzieliśmy się już, że pole elektromagnetyczne obecnego źródła jest równe pracy sił zewnętrznych w przekazywaniu opłat. Dla większej przejrzystości, zdecydowaliśmy się zapisać wzór dla tej ilości: E = A _{siły zewnętrzne} / q, gdzie A jest pracą, a q jest ładunkiem, na którym praca została wykonana. Należy pamiętać, że całkowita opłata jest pobierana, a nie jedna opłata. Dzieje się tak, ponieważ uważamy pracę sił, aby przenieść wszystkie ładunki w konduktorze. I ten stosunek pracy do ładunku będzie zawsze stały dla danego źródła, ponieważ bez względu na to ile naładowanych cząsteczek przyjmiesz, określona ilość pracy dla każdego z nich będzie taka sama.

Jak widać, wzór siły elektromotorycznej nie jest tak skomplikowany i składa się tylko z dwóch wielkości. Czas przejść do jednego z głównych pytań wynikających z tego artykułu.

Dlaczego potrzebujemy EMF?

Już powiedziano, że emf i napięcie są w rzeczywistości takie same. Jeśli znamy wartości pola elektromagnetycznego i wewnętrzną rezystancję źródła prądu, łatwo będzie je zastąpić Prawo Ohma dla kompletnego łańcucha który jest następujący: I = e / (R + r), gdzie I jest natężeniem prądu, e to EMF, R jest opornością obwodu, r jest wewnętrznym oporem źródła prądu. Stąd możemy znaleźć dwie cechy obwodu: I i R. Należy zauważyć, że wszystkie te argumenty i formuły są ważne tylko dla obwodu DC. W przypadku zmiennej formuły będą zupełnie inne, ponieważ są posłuszne prawom oscylującym.

Ale wciąż nie jest jasne, która aplikacja jest emfem obecnego źródła. W łańcuchu z reguły istnieje wiele elementów, które pełnią swoją funkcję. W każdym telefonie jest opłata, która jest niczym więcej niż obwodem elektrycznym. A każdy taki obwód wymaga źródła prądu do działania. Jest bardzo ważne, aby jego EMF była odpowiednia dla parametrów wszystkich elementów obwodu. W przeciwnym razie obwód albo przestanie działać, albo zostanie spalony z powodu wysokiego napięcia wewnątrz niego.

Wniosek

Uważamy, że dla wielu ten artykuł był przydatny. Rzeczywiście, we współczesnym świecie bardzo ważne jest, aby wiedzieć jak najwięcej o tym, co nas otacza. Obejmuje to znajomość natury prądu elektrycznego i jego zachowanie w obwodach. A jeśli myślisz, że coś takiego jak obwód elektryczny jest używany tylko w laboratoriach i jesteś daleko od niego, to bardzo się mylisz: wszystkie urządzenia zużywające energię elektryczną składają się z obwodów. I każdy z nich ma swoje własne źródło, które tworzy emf.