Все об электродвижущей силе — определение, расшифровка, единица измерения и формул

Содержание

• 1 Что такое ЭДС в физике – физический смысл
• 2 Что такое ЭДС в электротехнике?
• 3 Расшифровка ЭДС
• 4 В чём измеряется ЭДС – единица измерения
• 5 Чем отличается ЭДС от напряжения?
• 6 ЭДС электромагнитной индукции
• 7 ЭДС источника тока
• 8 ЭДС индукции в движущихся проводниках
• 9 ЭДС катушки индуктивности
• 10 ЭДС гальванического элемента
• 11 Мощность через ЭДС
• 12 ЭДС через магнитный поток
• 13 Напряжение через ЭДС
• 14 Как обозначается ЭДС на схеме?
• 15 Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?

В статье понятным и простым языком объясняется явление ЭДС. Представлена краткая историческая справка, рассмотрены типы ЭДС и её связь с параметрами электрической цепи. Текст подкреплён элементарными формулами.

Что такое ЭДС в физике – физический смысл

Электрический ток будет проходить через проводник только в том случае, если единовременно соблюдаются два простых условия:

1. В проводнике присутствуют свободные электроны (например, в металлах электронов, не связанных с атомом, большинство).
2. В проводнике присутствует сила, вынуждающая электроны двигаться.

Допустим, на концы электрода подали разные по знаку заряды, которые под действием кулоновской силы начинают притягиваться друг к другу.

Однако без сторонних сил электрическое поле, появившееся в результате такого взаимодействия, исчезнет, как только электроны придут в равновесие, поэтому для поддержания в проводнике электрического тока нужен источник питания, например батарейка.

ВАЖНО: электроны могут перемещаться только силами неэлектрического происхождения (сторонними силами), ярким примером которых являются химические процессы, происходящие в батарее.

При замыкании цепи «проводник – источник тока» электроны вновь начнут движение друг к другу, но как только положительный заряд приблизится к отрицательному, сторонние силы перенесут его обратно.

Так, работа этих сторонних сил по переносу единичного положительного заряда называется ЭДС.

Что такое ЭДС в электротехнике?

В электротехнике ЭДС характеризует источники питания и создаёт и поддерживает в течение длительного периода времени разность потенциалов. Численно ЭДС равна работе, которую должны совершить либо сторонние силы, чтобы переместить положительный заряд внутри источника, либо сам источник, чтобы провести заряд по цепи. Таким образом, формула для вычисления ЭДС имеет вид:

E = A / q,

Где E – ЭДС,

А – работа,

q – заряд.

ЭДС необходима для поддержания в цепи постоянного тока, причём в технике применяется несколько видов ЭДС.

Вид	Область применения
Химическая	Батарейки и аккумуляторы
Термоэлектрическая	Холодильники и термопары
Индукционная	Электродвигатели, генераторы и трансформаторы
Фотоэлектрическая	Фотоэлементы
Пьезоэлектрическая	Пьезоэлементы, датчики, кварцевые генераторы

СПРАВКА: в теории существует идеальный источник ЭДС – генератор с нулевым внутренним сопротивлением, мощность которого приравнивается к бесконечности.

Расшифровка ЭДС

Аббревиатура ЭДС общепринятая и расшифровывается как «электродвижущая сила».

СПРАВКА: понятие ЭДС введено Георгом Омом в 1827 году, а её значение определено Густавом Кирхгофом в 1857.

В чём измеряется ЭДС – единица измерения

Уже было отмечено, что ЭДС – отношение работы к заряду, то есть:

Единица измерения E = 1 джоуль (Дж) / 1 кулон (Кл) = 1 вольт (В).

Таким образом, ЭДС, как напряжение, измеряется в вольтах. Причём на практике часто используют более крупные и мелкие единицы:

• киловольт (кВ): 1 кВ = 10³ В;
• милливольт (мВ): 1мВ = 10^-3 В;
• микровольт (мкВ): 1 мкВ = 10^-6 В.

Чем отличается ЭДС от напряжения?

Известно, что напряжение характеризует работу электрического поля по переносу положительного заряда и измеряется в вольтах. Таким образом, на первый взгляд ЭДС и напряжение мало чем отличаются друг от друга, однако различие между этими понятиями есть и весьма существенное.

Схема с ЭДС

В реальной электрической цепи присутствует внутреннее сопротивление, на котором происходит падение напряжения. Причём, если разомкнуть цепь и соединить вольтметр с батареей, он покажет значение ЭДС – 1,5 В, но при подключении нагрузки, например лампочки, на клеммах будет меньшее значение. Эти процессы описываются законом Ома для полной цепи.

То есть основная разница между величинами состоит в том, что напряжение зависит от нагрузки и тока в цепи, а ЭДС – от источника питания.

СПРАВКА: в идеальной электрической цепи, где отсутствует внутреннее сопротивление, между напряжением и ЭДС не будет разницы.

ЭДС электромагнитной индукции

29 августа 1831 года Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию – явление возникновения электрического тока при движении замкнутого проводящего контура в магнитном поле или при изменении в течение времени этого поля.

Фарадей в ходе эксперимента обнаружил, что возникающая ЭДС зависит от скорости изменения магнитного потока через поверхность замкнутого контура, но не зависит от причины этого изменения.

E_инд = — dФ / dt,

Где E_инд – ЭДС индукции,

Ф – магнитный поток, измеряемый в веберах (Вб),

T – время.

Знак дифференциала d характеризует изменение величин, а минус перед отношением отражает правило Ленца, согласно которому индукционный ток, вызванный ЭДС индукции, направлен таким образом, чтобы противодействовать изменению магнитного потока.

ЭДС источника тока

Электродвижущая сила источника тока характеризует его способность создавать и поддерживать разность потенциалов на зажимах.

ВНИМАНИЕ: ЭДС может возникнуть в источнике и при разомкнутой цепи, при этом данную ситуацию называют «холостым ходом», а величина силы приравнивается к разнице потенциалов.

ЭДС индукции в движущихся проводниках

Пусть в однородном магнитном поле с постоянной скоростью движется проводник. Тогда на каждый свободный электрон проводника будет действовать сила Лоренца, под действием которой отрицательные частицы начнут движение. В результате один из концов проводника зарядится отрицательно, второй – положительно, то есть возникнет разница потенциалов. Исходя из этого можно сделать вывод, что данный проводник в такой ситуации будет представлять собой источник тока, а разность потенциалов на его концах, по сути, представляет собой ЭДС.

E_инд = B∙l∙v∙sinα,

Где B – вектор индукции магнитного поля,

l – длина проводника,

v – скорость его перемещения в магнитном поле,

α – угол направления движения к направлению действия поля, то есть угол между B и v.

ЭДС катушки индуктивности

Особенность катушки – способность создавать магнитное поле, если по её проводу течёт электрический ток, что называется индуктивностью.

Схема ЭДС с катушкой индуктивности

Допустим, собрана схема с катушкой с железным сердечником и лампочкой, подключенной параллельно. Если сначала замкнуть цепь, дав току, протекающему в неё, установиться, а потом резко разомкнуть, лампочка резко вспыхнет. Что свидетельствует о том, что при отключении цепи от источника питания ток из катушки перешёл в лампу. То есть ток в катушке был и имел вокруг себя магнитное поле, после исчезновения которого возникла ЭДС.

Такая электродвижущая сила называется ЭДС самоиндукции, так как она появилась от собственного магнитного поля катушки.

ЭДС гальванического элемента

Гальванический элемент – это источник тока, создающий его из химической энергии. Рассмотрим элемент Даниэля-Якоби, представляющий собой цинковую и медную пластины в соответствующих растворах сульфатов, соединённые между собой электролитом. Если соединить пластины металлическим стержнем, начнётся перераспределение зарядов: свободные электроны будут перемещаться к электроду с менее отрицательным зарядом (медной пластине). То есть возникнет электрический ток. Его работа будет максимальной в том случае, когда процессы на электродах (окисление и восстановление вследствие изменения числа электронов) будут протекать бесконечно медленно.

ЭДС гальванического элемента – максимальная разность потенциалов, возможная в такой ситуации.

Мощность через ЭДС

Известно, что мощность тока – это работа, совершаемая в единицу времени, то есть:

P = A / Δt,

Где P – мощность.

Кроме этого, существует формула для вычисления мощности на участке цепи, связывающая эту величину с напряжением и током:

P = U∙I,

Где U – напряжение,

I – ток.

В случае, если участок цепи содержит источник тока, имеющий ЭДС, формула будет иметь вид:

P = (u₁—u₂)∙I + E∙I,

Где u₁—u₂ – разность потенциалов.

ЭДС через магнитный поток

Было отмечено, что Фарадей установил соотношение зависимости ЭДС от магнитного потока:

E = — ΔФ / Δt.

Известно, что магнитный поток можно найти, опираясь на выражение:

Ф = B∙S∙cosα,

Где S – площадь поверхности, через которую проходит поток,

α – угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности.

Для некоторого упрощения допустим, что плоскость контура располагается перпендикулярно к магнитному полю, то есть α = 0. Учитывая, что ΔФ = Ф₂ — Ф₁ = B∙(S₂ — S₁), формула ЭДС может иметь вид:

E = — B∙(S₂ — S₁) / Δt.

Напряжение через ЭДС

Согласно закону Ома для участка цепи:

I = U / R,

Где R – сопротивление.

Этот же закон для полной цепи имеет вид:

I = E / (R+r),

Где r – сопротивление источника питания.

Пусть количество электронов, произведённых источником тока, равно количеству зарядов, которые «ушли» в цепь. Тогда справедливо равенство:

U / R = E / (R+r).

Путём элементарных математических действий можно получить связь напряжения и ЭДС:

U = E∙R / (R+r).

СПРАВКА: для идеальной цепи: U = E.

Как обозначается ЭДС на схеме?

Источник ЭДС обычно изображается буквой «Е», расположенной рядом со стрелкой, помещённой в круг. Рассмотрим несколько схем, встречающихся на практике.

Как обозначается ЭДС на схеме

На рисунке под буквой «а» изображён идеальный источник ЭДС, под «б» – реальный источник, обладающий внутренним сопротивлением, под «в» – элементарная электрическая цепь: реальный источник ЭДС и потребитель.

Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?

Одним из способов повышения точности является проведение серии измерений, что позволит снизить риск случайных ошибок. Кроме этого, в серию испытания можно включить измерение разности потенциалов, тока, внутреннего сопротивления источника, а после вычислить среднее значение требуемой величины.

Наиболее простой способ повышение точности – использование вольтметра высокого класса точности.

Читайте также. Похожие записи.

• Закон Ома простыми словами — формулировка для участка и полной цепи
• Что такое сила трения в физике — определение, формула, виды
• Закон Кулона: основной закон электростатики кратко и понятно
• Все законы Кирхгофа — формулы и определения первого и второго закона для тока и напряжения
• Все что нужно знать про преобразователи
• Термовоздушная паяльная станция с лабораторным блоком питания AOYUE 768

Поделитесь статьей:

comments powered by HyperComments

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений — деятельность метрологических служб, направленная на достижение. .. Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров… История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации… Интересное: Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все… Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль… Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒   Цель работы: измерить электродвижущую силу источника тока методом компенсации. Приборы и оборудования: установка для измерения электродвижущей силы источника тока методом компенсации.   Теоретическое сведение   Электрическим током называют направленное движение электрических зарядов. Электрический ток принято характеризовать силой тока – скалярной величиной, определяемой электрическими зарядами , проходящими через поперечное сечение проводника за единицу времени :   . (1)   Единица измерения силы тока – ампер (А). Если за любые равные промежутки времени через поперечное сечение проводника проходит одинаковое количество электричества (электрический заряд), то такой ток называют постоянным. Условно за направление электрического тока в проводнике принимают направление движения положительных зарядов (рис. 1а). Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника , перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока :   . (2)   Плотность тока является вектором , направление которого совпадает с упорядоченным движением положительных зарядов. В 1826 г. экспериментально установлен закон Ома для однородного участка электрической цепи (эл. схема на рис. 1б или участки ad, dc, cb на рис.1а ), который гласит, что сила тока в однородном проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника :   , (3)   а б в Рис. 1.   Сопротивление проводника зависит от материала, из которого изготовлен проводник, его линейных размеров и формы:   , (4)   где — удельное электрическое сопротивление, характеризующий материал проводника; — длина проводника; — площадь поперечного сечения проводника. Единица измерения удельного электрического сопротивления – Ом∙м. 1 Ом·м — это удельное электрическое сопротивление проводника, имеющего электрическое сопротивление 1Oм при длине 1м и площади поперечного сечения 1м2. Если в выражение (4) подставить в закон Ома для однородного участка электрической цепи (3), то получим   . (5)   Учитывая, что   и ,   а также применив формулу (2), уравнение (5) преобразуем в выражение, которое представляет собой закон Ома в дифференциальной форме для однородного участка электрической цепи:   ,   где — напряженность электростатического поля внутри проводника; — удельная электрическая проводимость материала проводника. В виду того, что носители положительного заряда в каждой точке движутся в направлении вектора , то направления векторов и совпадают. Поэтому закон Ома для однородного участка электрической цепи в дифференциальном виде запишется как   .   Для того, чтобы поддерживать ток в проводнике достаточно длительное время, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом (носители заряда считаем положительными) непрерывно отводить приносимые положительные заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить, т. е. необходимо установить круговорот положительных зарядов, при котором они двигались бы по замкнутой траектории. В замкнутой электрической цепи есть участки, на которых положительные заряды движутся в сторону возрастания потенциала, т.е. против электростатического поля. Перемещение таких зарядов возможно лишь с помощью сил неэлектростатического про­исхождения, называемых сторонними. Природа сторонних сил различная, т.к. их появление обусловлено переменными магнитными полями, а также химическими, диффузионными, световыми процессами, происходящими в источниках тока. Основной характеристикой сторонних сил является их электродвижущая сила (ЭДС) – это физическая величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда :   ,   где — вектор напряженности поля сторонних сил; — вектор перемещения заряда. Единица измерения ЭДС — В (Вольт). Если источник тока замкнуть на внешнюю нагрузку, равномерно распределенную по контуру, то потенциал будет падать по линейному закону по мере удаления от положительного электрода батареи (рис. 2).   Рис. 2   Превращение энергии электрического тока во внутреннюю вызывает нагревание проводника. Дж. Джоуль и Э. Ленц экспериментально установили, что количество тепла, выделяющегося в проводнике, пропорционально квадрату силы тока в проводнике , сопротивлению проводника и времени течения тока .   . (6)   Используя закон Джоуля-Ленца, выведен закон Ома для неоднородного участка электрической цепи, в котором учтено действие электростатических и сторонних сил на движущийся положительный заряд. Согласно закону сохранения энергии количество тепла, выделенного в неоднородной электрической цепи (эл. схема на рис. 1в), равно сумме работы сил электрического поля и работы сторонних сил источника тока:   , (7)   где — работа сил электростатического поля; — работа сторонних сил. Сторонние силы совершают положительную работу по перемещению положительного заряда, если направления сторонних сил и электрического тока совпадают (рис. 3), в противном случае – работа сторонних сил отрицательна.   Рис. 3.   Учитывая, что общее сопротивление на неоднородном участке электрической цепи складывают из внешнего и внутреннего сопротивлений, и приравняв выражения (6), (7) получим   .   Принимая во внимание формулу (1), преобразуем выражение в вид:   . (8)   Сократим полученное выражение на заряд и получим закон Ома для неоднородного участка электрической цепи   .   При использовании этого закона необходимо учитывать правило знаков: направление обхода участка цепи задает индексация потенциалов. ЭДС источника тока берут со знаком «плюс», если направления сторонних сил и обхода участка электрической цепи совпадают (рис. 4а), в противном случае – наоборот (рис. 4б).   а б Рис. 4   Если цепь замкнута, т.е. и , то получим закон Ома для замкнутой электрической цепи (эл. схема на рис. 1а).     На практике ЭДС источника тока невозможно непосредственно измерить с помощью обычного вольтметра, т.к. вольтметр измеряет только разность потенциалов и на клеммах источника. Из выражения (8) следует, что ЭДС источника тока возможно найти через разность потенциалов на клеммах источника ( , если сила тока на участке электрической цепи равна нулю. Данное условие реализуют методом компенсации. Необходимую для компенсации разность потенциалов получают с помощью потенциометра (рис. 5). Потенциометр представляет собой навитую на изолирующую основу калиброванную проволоку, по которой может скользить контакт (такое устройство называется реохордом). Передвигая контакт C от точки A к B , можно получить любую разность потенциалов от 0 до ( по абсолютной величине всегда меньше ЭДС вспомогательного источника).   Рис. 5. Сущность метода компенсации заключается в том, что измеряемую ЭДС неизвестного источника тока (рис. 5) компенсируют напряжением на участке потенциометра (реохорда). Компенсацию достигают, перемещая контакт потенциометра С (рис. 6) до тех пор, пока гальванометр Г не покажет нулевого значения силы тока. Рис. 6. Обозначим величины потенциалов на концах реохорда через и , потенциалы на концах источника тока — через и . Пусть при определенном положении контакта С на потенциометре ток не идет через гальванометр Г и источник тока с ЭДС , то и , поэтому   . (9)   Согласно закону Ома   , (10)   где — сила тока в потенциометре, — сопротивление участка АС. Приравняв выражения (9) и (10) получим   .   Чтобы не производить для определения неизвестного ЭДС источника тока измерения силы тока и сопротивления , прибегают к сравнению неизвестной ЭДС с известной . Для этого включают вместо источника с ЭДС (рис. 6) источник с известной ЭДС (ЭДС нормального источника тока). Вновь достигают компенсации, перемещая подвижный контакт С до нулевого показания гальванометра. Вследствие этого ЭДС источника тока определяют как   . (11)   В условиях компенсации ток течет только по цепи, включающей потенциометр. При этом сила тока будет одинакова. Разделим равенства (10) на (11), сократив на силу тока , получим условие:   . (12)   В виду того потенциометр изготовлен из однородного провода, электрическое сопротивление которого определяют по формуле (4), то подставим данную формулу в выражение (12) и выразим ЭДС исследуемого источника тока   , (13)   где и — длины участков, на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного источника тока и нормального источника тока соответственно. Необходимо также учитывать, что нормальные элементы быстро выходят из строя при пропускании через них больших токов, поэтому в цепь гальванометра вводят дополнительное сопротивление, ограничивающее силу тока через нормальный элемент и гальванометр.   Описание установки   Рис. 7.   Порядок выполнения работы   1. Включить электрическую цепь с помощью ключа К1 (рис. 7). Переключатель К поставить в положение соответствующее подключению источника . 2. Передвигая свободный контакт по реохорду найти такое положение, при котором ток через гальванометр будет равен нулю (стрелка гальванометра должна показывать нуль). 3. Измерить длину участка по сантиметровой линейке, на котором происходит компенсация ЭДС неизвестного источника тока. Результаты измерений занести в табл. 1. Повторить измерения 5 раз согласно п.2. Таблица 1   i , см , см                                           , см , см             4. Замкнуть ключ К на нормальный элемент и повторить измерения по п.2, 3. Значение длины участка , на котором происходит компенсация ЭДС нормального элемента, занести в таблицу 1. 5. Рассчитать средние значения длин участков потенциометра , на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного и нормального источника токов и средние квадратичные отклонения от средних значений этих величин. 6. По формуле (13), подставляя в нее средние значения , и (см. на установке), определить средние значения ЭДС неизвестного источника тока. 7. Вычислить доверительную границу общей погрешности для длин и , на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного и нормального источников тока по формулам ,   где , , — диаметр проволоки реохорда (0,4 мм). 8. Рассчитать относительную ошибку измерений длин, на которых происходит компенсация ЭДС источников токов по формуле   , где величина указана на установке. 9. Определить абсолютную ошибку измерений для ЭДС неизвестного источника тока по формуле 10. Записать окончательный результат измерения в виде , при .   Контрольные вопросы 1.Что такое электрический ток, сила тока, плотность тока? 2. Вывести закон Ома для неоднородного участка электрической цепи и получит из него закон Ома для полной замкнутой и однородного участка электрической цепи. 3. Каков физический смысл ЭДС? Что такое сторонние силы? Каково их назначение? 4 Чем компенсируется неизвестная ЭДС при достижении нулевого показания гальванометра? 5. Если в схеме компенсации источник заменить другим источником с такой же ЭДС, но с большим внутренним сопротивлением, то в какую сторону следует сместить движок реохорда для восстановления компенсации?   ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3   ⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒ Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций. .. Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции… 

Что такое ЭДС или электродвижущая сила? Определение, символ, единица измерения, формула » ElectroDuino

12 августа 2021 8 сентября 2021 admin 0 комментариев Электрический заряд, электрический ток, электродвижущая сила, ЭДС, напряжение

Привет, друзья! Добро пожаловать в ElectroDuino. Этот блог основан на EMF или Electromotive Force . Здесь мы обсудим, что такое ЭДС или электродвижущая сила, определение, символ, единица измерения,   Измерение и формула.

. Что такое ЭДС или электродвижущая сила?

Определение: Электродвижущая сила определяется как максимальная разность электрических потенциалов, развиваемая любым источником электроэнергии, таким как батарея, генератор или фотогальванический элемент.

Как следует из названия электродвижущей силы, мы думаем, что слово «сила» означает, что это один вид силы, но это несколько вводит в заблуждение, потому что ЭДС — это не сила, а работа, которая передает энергию. Другими словами, электродвижущая сила (ЭДС) определяется как количество работы, выполненной при преобразовании или преобразовании энергии из одной энергии в другую, и количество электричества, которое проходит через источник электричества, такой как батарея или генератор.

Описать электродвижущую силу или ЭДС

Например, когда батарея подключена к проводнику, электроны перетекают от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи через проводник, что передает некоторую электрическую энергию проводнику. Батарея представляет собой гальваническую ячейку, поэтому работа, совершаемая батареей, преобразует химическую энергию внутри нее в электрическую энергию.

Электродвижущая сила элемента

Мы знаем, что батарея состоит из электролитов и электродов, химическая реакция которых приводит к переносу положительных и отрицательных ионов. Предположим, что сила, действующая на ионы, равна Fc, а расстояние между двумя терминалами равно D, поэтому проделанная работа равна F _c D.

Проделанная работа = F _c D

Мы также знаем, что эта химическая сила внутри батареи уравновешивается электрической силой Fe, равной Fc.

F _c =F _e

Следовательно, проделанная работа также равна F _e d.

Проделанная работа = F _e D

Теперь ЭДС определяется как работа, выполненная на единицу заряда. Поэтому в этом случае ЭДС будет равно FeD/q.

ЭДС = FeD/q

Электродвижущая сила химического элемента или батареи

Символ электродвижущей силы

Электродвижущая сила или ЭДС обозначается (E), а также символом ε.

  Единица электродвижущей силы или ЭДС

Если электрический заряд Q проходит через устройство (устройство без внутреннего сопротивления) и получает энергию W. Тогда чистой электродвижущей силой или ЭДС для этого устройства является энергия, полученная на единичный заряд. Итак, мы можем написать

ЭДС = получаемая энергия (Вт) / единица заряда (Q)

            = джоули / кулоны = вольт на кулон.

  Размерность электродвижущей силы

Электродвижущая сила, ЭДС (ε) = проделанная работа / заряд

Мы знаем, что размерная формула проделанной работы = M ^{1 L T -2 and for charge = I 1 T 1}

  So, the dimensional formula of Electromotive Force = M ¹ L ² T ^-2 / I ¹ T ¹

= M ¹ L ² T ^-3 I ^-1

Где, M = Mass, I = Current, l = Lengr

  Формула для электродвижущей силы

Формула для электродвижущей силы или ЭДС представлена ​​как

ЭДС (ε) = напряжение элемента + (ток в цепи x внутреннее сопротивление элемента)

         ε = V + Ir

Где,

• В = напряжение элемента
• I = ток в цепи
• r = внутреннее сопротивление элемента
• ε = электродвижущая сила

 

В/м, миллиГаусс, мкВт/м² и т.

д. (для начинающих)

Добро пожаловать в мир странных названий и запутанных единиц измерения. Физика, стоящая за электромагнитным излучением, может легко прийти вам в голову, если вы новичок в этом деле. Но оставайтесь со мной здесь несколько минут, и все должно начать проясняться!

В этой статье я объясню вам, как именно мы измеряем излучение ЭМП.
Мы будем делать это с начального уровня на простом английском языке!

Начнем!

Содержание

Очень важно понимать эти разные единицы измерения, потому что они могут сильно запутать, когда вы пытаетесь сравнить два разных числа.

Каковы стандартные единицы измерения электромагнитного излучения?

Проблема с измерением излучения ЭМП заключается в том, что мы еще не определили никаких стандартов. Некоторые измерители ЭДС будут использовать один набор единиц, в то время как следующий будет измерять те же самые вещи с совершенно новым набором единиц.

Надеюсь, эта статья поможет вам получить ясность и понять основные единицы измерения, которые мы используем, и как преобразовать их из одних в другие.

Прежде чем мы углубимся в единицы измерения, нам нужно убедиться, что мы знаем три самых «популярных» типа ЭМП: найти вокруг Wi-Fi, смартфоны, ноутбуки, планшеты, вышки сотовой связи, Bluetooth и многое другое. Вы можете ознакомиться с нашим руководством для начинающих по радиочастотному излучению здесь.

Магнитные поля (КНЧ излучение)
Магнитные поля разные. Они тесно связаны с электрическими полями, которые мы рассмотрим ниже. Магнитное и электрическое поля всегда появляются вместе, и они всегда присутствуют (на каком-то уровне), когда у нас есть электричество. Они образуются вокруг электрических шнуров, линий электропередач, генераторов, зарядных устройств для электрических устройств и т. д.
Магнитные поля и электрические поля — это то, что мы называем КНЧ-излучением. ELF означает «Чрезвычайно низкие частоты», и у нас есть отличное руководство по ELF для начинающих.

Электрические поля (излучение КНЧ)
Как я упоминал выше, электрические поля возникают вокруг электричества и всегда вместе с магнитными полями. Одна вещь, которую нам нужно помнить об электрических полях, это то, что они присутствуют, как только что-то подключается к шнуру питания. Также при выключенном питании! Здесь вы можете узнать основы о магнитных и электрических полях.

Теперь вы должны знать, что мы имеем дело с тремя различными типами излучения ЭМП. Это важно понять, прежде чем мы сможем перейти к рассмотрению того, как мы измеряем уровень каждого типа излучения.

Вот различные способы измерения каждого типа ЭДС:

Тип ЭДС	Измерительные блоки
Радиочастотное излучение	Вольт на метр (В/м) , микроватт на квадратный метр (мкВт/м²)
Магнитные поля	миллигаусс (мГс) , наноТесла (нТл), Ампер на метр (А/м)
Электрические поля	Вольт на метр (В/м) ,

Примечание: единицы измерения, которые мы используем на этом сайте, выделены жирным шрифтом. Это также наиболее часто используемые единицы в Соединенных Штатах. По крайней мере, среди любителей и людей, плохо знакомых с излучением ЭМП.

Давайте разберем их по одному, чтобы разобрать.

1) Блоки измерения РЧ-излучения

Помните, что РЧ-излучение — это сигналы Wi-Fi и Bluetooth. Эти беспроводные технологии воздействуют на наши клетки, немного нагревая их (эффект теплового излучения), а также воздействуют на нас на биологическом уровне.

Радиочастотное излучение всегда имеет частоту. Вот почему вы должны настроить свое старое радио на определенную частоту (FM или AM), чтобы поймать сигнал. Однако, когда мы измеряем силу излучения, мы не смотрим на частоту. Вместо этого нас больше заботит то, насколько сильно излучение воздействует на поверхность, которой оно «соприкасается».

Когда радиочастотное излучение вызывает электрический ток на поверхности, до которой оно доходит.

Именно поэтому люди с повышенной чувствительностью к электромагнитному излучению могут буквально чувствовать излучение. Моя жена объясняет это ощущением гудения на коже.

Вольт на метр (В/м) объяснение

Самый простой способ измерить и понять РЧ-излучение — это придерживаться вольт на метр (В/м). Как правило, это легче понять, чем микроватты на квадратный метр (мкВт/м²).

Во всех наших примерах на этом веб-сайте я также придерживаюсь V/m, когда говорю о радиочастотном излучении. Это просто упрощает понимание и работу. Мне нравится эта единица измерения, поскольку ее легче объяснить и понять, чем другие альтернативы. По крайней мере, если вы спросите меня. Если у вас есть степень в области физики или инженерии, вы можете предпочесть использовать мкВт/м², но для остальных из нас, я думаю, мы должны, по крайней мере, начать с В/м.

Когда мы говорим о В/м, мы смотрим на то, насколько интенсивны электромагнитные поля, создаваемые радиочастотой.

Когда мы измеряем сигнал RV величиной 1 В/м, мы имеем дело с сигналом, в котором существует разница в 1 Вольт между двумя точками, находящимися на расстоянии 1 метра друг от друга.

Объяснение микроватт на квадратный метр (мкВт/м²)

Мы также можем измерить мощность нашего радиочастотного излучения с помощью мкВт/м²

Вместо микроватт на квадратный метр (мкВт/м²) мы могли бы точно так же использовать Вт/м². м2, но мы получили бы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО низкие цифры.

1 Вт/м² = 1000 000 мкВт/м²
1 мкВт/см² = 10 000 мкВт/м²
(Вместо этого мы можем использовать см² или м².)

Но это все одно и то же.

Мы измеряем мощность в ваттах на определенной площади поверхности (м² / см²). вместо того, чтобы смотреть на разницу в вольтах между двумя точками, мы измеряем то, что мы называем «плотностью потока мощности».

Это в основном означает, что мы измеряем мощность излучения как среднее значение во времени.

По этой причине мы также предпочитаем V/m, где мы можем получить более точные данные о радиочастотном излучении, которое может внезапно вспыхнуть. Это очень типично для сигналов Bluetooth и Wi-Fi. Наши интеллектуальные счетчики, телефоны, ноутбуки, маршрутизаторы и т. д., как правило, внезапно посылают всплески излучения, после чего они возвращаются к более низкой интенсивности.

Пока оставим единицу измерения мкВт/м² и будем придерживаться единицы В/м.

Но теперь вы знаете, что вы также можете измерять радиочастотное излучение с помощью мкВт/м², и вы также знаете, что это немного сложнее в использовании, чем В/м.

2) Единицы измерения излучения магнитного поля

В Соединенных Штатах мы обычно используем Гаусс (или миллиГаусс мГс) для измерения магнитных полей. В других частях мира люди часто предпочитают Tesla (или nanoTesla nT).

Оба типа единиц измеряют одно и то же.

Легко конвертировать между ними. Вы просто умножаете свое значение в мГс на 100X, чтобы преобразовать его в нТл:

1 мГс = 100 нТл
(1 Гаусс = 1/10 000 Тесла)

Мы измеряем силу магнитных полей, которые генерируются электрическим током. В основном это означает, что когда электронное устройство подключено к вашей сети с помощью электрического шнура, по нему будет течь ток. Это создает магнитные поля.

Что такое Гаусс?

Гаусс назван в честь немецкого математика и физика Карла Фридриха Гаусса. Гаусс используется всякий раз, когда нам нужно измерить силу магнита (магнитных полей вокруг магнита).

Если вы позволите мне на секунду отвлечься от технических вопросов, один гаусс равен одному ньютону на ампер-метр.

Но не беспокойтесь об этом, если для вас все это ерунда. Вам не нужно понимать физику и математику, лежащие в основе единиц Гаусса и Теслы, чтобы понять и измерить свои уровни ЭДС.

Мы также можем измерять магнитные поля, используя другие единицы измерения, такие как Oersted (OE) и Maxwell. Но эти единицы обычно не используются с измерителями ЭМП или среди людей, которые обеспокоены излучением ЭМП.

Одна единица гаусса равна 1 максвеллу на см², на случай, если вам когда-нибудь понадобится вычислить между ними вперед и назад.

3) Единицы измерения излучения электрического поля

Для электрических полей мы также можем использовать единицу измерения В/м. Здесь это самый используемый блок.

Мы уже объясняли этот модуль выше. С ним довольно легко работать, и он также встроен в измеритель ЭДС, который мы рекомендуем. Давайте посмотрим на измеритель ЭДС.

Каковы безопасные уровни электромагнитного излучения?

Теперь у вас должно быть хорошее представление о различных способах измерения ЭДС. Это важное начало для того, чтобы защитить себя и свою семью.

Рассмотрим подробнее рекомендуемые (максимальные) уровни и пределы ЭМП.

У нас есть 3 разных набора значений:

1. Дневное время
   Днем вокруг нас больше всего радиации. Приведенные ниже пределы должны быть достигнуты, если вы примете разумные меры предосторожности.
   
2. Ночное время
   Ночью мы можем использовать более низкие пределы, потому что нам не нужно, чтобы наши электронные устройства были включены.
   
3. EHS
   EHS означает «электро-гиперчувствительность». Это люди, очень чувствительные к электромагнитным полям. Моя жена принадлежит к этой группе людей, и она определенно чувствительна к этим вещам. Это также то, что привело нас к ЭМП. Эта группа людей нуждается в гораздо более низких ограничениях, чем остальные из нас. Как правило, они способны обнаруживать радиочастотное и низкочастотное излучение на своей коже и т. д. Существуют разные степени чувствительности людей (дело не в том, гиперчувствительны вы или нет).
   Примечание. Вот наш список общих симптомов у людей с электрогиперчувствительностью. Когда вы пробежитесь по этому списку, вы быстро поймете, с чем вы боретесь или нет.

По мнению строительных биологов, рекомендуемые уровни ЭМП в наших домах:

Тип ЭМП	Дневные ограничения	Ночные ограничения	Ограничения для сотрудников EHS
Радиочастотное излучение	0,2 В/м	0,06 В/м	0,02 В/м
Магнитные поля (ELF)	1 мг	1 мг	0,1 мг
Электрические поля (ELF)	10 В/м	1,5 В/м	0,3 В/м

Как видите, нам нужен гораздо более низкий уровень радиации ночью.

Теперь, когда вы знаете разницу между В/м и миллигауссами, эти диаграммы должны иметь для вас гораздо больше смысла. До сих пор непросто понять, что именно скрывается за этими выражениями на физическом уровне. Должен сказать, что я тоже иногда борюсь, когда пытаюсь понять все эти числа.

Не всегда легко уложить в голове значения миллиГаусса, микроТесла и Ампер/м. Иногда вы будете смешивать вещи.

По этой же причине мы рекомендуем указанный ниже измеритель ЭДС. Он имеет приятный и очень удобный интерфейс в правой части экрана. Он покажет вам, находитесь ли вы в зеленом камне, желтой зоне или в красной зоне, когда вы тестируете уровни. Но мы еще вернемся к этому.

Измеритель ЭДС, который мы используем

Когда я впервые начал узнавать об электромагнитном излучении, я быстро понял, что мне нужен измеритель ЭДС. Просто невозможно узнать, где у вас (слишком) высокий уровень радиации в вашем доме и вокруг вас без измерителя ЭДС.

На рынке представлено множество различных марок и моделей.

Я начал с того, что посмотрел, какие модели биологи-строители и другие эксперты использовали в своих видео и примерах. Я быстро понял, что измеритель ЭДС Корнет является одним из самых удобных и доступных измерителей ЭДС на рынке.

Вот как это выглядит.

Это я держу измеритель ЭДС у входной двери. Как видите, я измеряю довольно высокий уровень радиочастотного излучения, потому что через дорогу у нас есть вышка сотовой связи.

Вы можете узнать больше об этом измерителе ЭДС здесь, где у нас также есть ссылка на него на Amazon.

Приведенный выше измеритель ЭДС великолепен, потому что он может измерять все три типа ЭДС, которые нас интересуют. Он имеет 3 встроенных датчика на задней панели для измерения:

1. радиочастотного излучения
2. Магнитные поля (ELF)
3. Электрические поля (ELF)

Если у вас есть эти три типа излучения ЭМП, вы готовы к работе.

Этот измеритель отлично подходит, если вы боретесь с единицами измерения

Как я уже упоминал выше, разные единицы измерения легко перепутать. Это связано с тем, что мы имеем дело с различными типами излучения ЭМП, а также имеем дело с более чем одним способом измерения излучения одного и того же типа.

Вот где этот измеритель ЭДС действительно великолепен!

Как вы можете видеть на картинке выше, в правой части экрана установлена ​​шкала. Он сразу покажет вам, находитесь ли вы в зеленой зоне, желтой зоне или красной зоне.

Этот диапазон откалиброван в соответствии с рекомендациями строительных биологов.

К счастью, биологи-строители согласны с этими ограничениями. Они могут использовать разные единицы измерения, но они могут конвертировать между ними и по-прежнему говорить об одном и том же пределе.

Поэтому вы всегда можете увидеть индикацию того, измеряете ли вы высокие уровни токсичности или измеряемое вами излучение находится в рекомендуемых пределах. Это делает все намного проще, потому что вам не нужно думать о множестве различных единиц измерения.

Нужен ли мне измеритель ЭДС?

Если коротко, то да.

Других способов узнать уровень радиации в вашем доме просто не существует.

В Интернете можно найти информацию о том, что люди тестировали различные типы электронных устройств и бытовых приборов, но вам необходимо провести собственное тестирование. Это связано с тем, что каждая марка и модель электронного устройства будет излучать свой уровень излучения. Два маршрутизатора одной и той же марки могут излучать совершенно разные уровни радиочастотного излучения.

Мы также провели множество испытаний с помощью нашего измерителя ЭДС, и если вы хотите увидеть некоторые цифры из нашего дома, вы можете проверить эти две статьи:

1. Значения ЭДС для 19 домашних альянсов
   
2. Значения ЭДС для 45 электронных устройств в наших домах

(Просто помните, что это показания из нашего дома, и ваша индукционная плита или ваш маршрутизатор, вероятно, не будут излучать такое же количество излучения, как наше).