Что такое эдс — формула и применение • Мир электрики

На чтение: 2 минОбновлено: 01.07.2021Рубрика: Основы электротехникиАвтор: admin

Содержание

1. Что такое ЭДС
2. Формулы и расчеты
3. Где применяется

В электротехнике источники питания электрических цепей характеризуются электродвижущей силой (ЭДС).

Что такое ЭДС

Во внешней цепи электрического контура электрические заряды двигаются от плюса источника к минусу и создают электрический ток. Для поддержания его непрерывности в цепи источник должен обладать силой, которая смогла бы перемещать заряды от более низкого к более высокому потенциалу. Такой силой неэлектрического происхождения и является ЭДС источника.

Например, ЭДС гальванического элемента.

В соответствии с этим, ЭДС (E) можно вычислить как:

E=A/q, где:

• A –работа в джоулях;
• q — заряд в кулонах.

Величина ЭДС в системе СИ измеряется в вольтах (В).

Формулы и расчеты

ЭДС представляет собой работу, которую совершают сторонние силы для перемещения единичного заряда по электрической цепи

Схема замкнутой электрической цепи включает внешнюю часть, характеризуемую сопротивлением R, и внутреннюю часть с сопротивлением источника Rвн. Непрерывный ток (Iн) в цепи будет течь в результате действия ЭДС, которая преодолевает как внешнее, так и внутреннее сопротивление цепи.

Ток в цепи определяется по формуле (закон Ома):

Iн= E/(R+Rвн).

При этом напряжение на клеммах источника (U₁₂) будет отличаться от ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника.

U₁₂ = E — Iн*Rвн.

Если цепь разомкнута и ток в ней равен 0, то ЭДС источника будет равна напряжению U₁₂.

Разработчики источников питания стараются уменьшать внутренние сопротивление Rвн, так как это может позволить получить от источника больший ток.

Где применяется

В технике применяются различные виды ЭДС:

• Химическая. Используется в батарейках и аккумуляторах.
• Термоэлектрическая. Возникает при нагревании контактов разнородных металлов. Используется в холодильниках, термопарах.
• Индукционная. Образуется при пересечении проводником магнитного поля. Эффект используется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах.
• Фотоэлектрическая. Применяется для создания фотоэлементов.
• Пьезоэлектрическая. При растяжении или сжатии материала. Используется для изготовления датчиков, кварцевых генераторов.

Таким образом, ЭДС необходима для поддержания постоянного тока и находит применений в различных видах техники.

Рейтинг

( Пока оценок нет )

0

admin/ автор статьи

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

§ 5. Электродвижущая сила и напряжение источника электрической энергии

При соединении проводником двух разноименно заряженных тел а и б (рис. 11, а), т. е. таких тел, между которыми дей­ствует некоторая разность потенциалов, свободные электроны в этих телах и в соединительном проводнике придут в движение и возникнет электрический ток. Этот ток будет протекать по про­воднику до тех пор, пока потенциалы обоих тел не станут равными.

Можно, однако, обеспечить и непрерывное движение электро­нов по проводнику, соединяющему два разноименно заряженных тела, т.е. непрерывное прохождение электрического тока. Для этого надо каким-то образом возвращать электроны обратно на отрицательно заряженное тело, другими словами, поддерживать постоянными заряды этих тел.

Это означает, что для прохождения постоянного тока по металлическому проводнику необходимо все время обеспечивать на его концах разность потенциалов, или напряжение. Для этого проводник надо подключить к источнику электрической энергии и создать замкнутую электрическую цепь (рис. 11, б). В проводнике положительные заряды движутся от точек с более высоким потенциалом к точкам с более низким по­тенциалом, т. е. от положительного зажима источника электрической энергии к отрицательному. Но внутри источника эти заряды должны перемещаться от отрицательного зажима к положительному, т. е. от точки с низшим потенциалом к точке с высшим потенциалом. Такое перемещение зарядов внутри источника совершается благо-

Рис. 11. Схемы прохождения электрического тока между двумя заряженными телами (а) и по замкнутой электрической цепи (б)

даря электродвижущей силе (э. д. с), которая возбуждается в источ­нике. Э. д. с. поддерживает разность потенциалов на зажимах источника электрической энергии, обеспечивая прохождение тока по электрической цепи. Эта разность потенциалов определяет собой напряжение источника электрической энергии. Э. д. с. обозначается буквой Е (е) и численно равна работе, которую нужно затратить на перемещение единицы положительного заряда от одного зажима источника к другому. Э. д. с. и напряжение источника тесно связаны друг с другом. Если в источнике не возбуждается э. д. с, то будет отсутствовать и напряжение на его зажимах.

Следует отметить, что э. д. с. и напряжение источника могут существовать независимо от наличия тока в цепи. Если электричес­кая цепь постоянного тока разомкнута, то ток по цепи не проходит, но при работающем генераторе или аккумуляторе в них возбужда­ется э. д. с. и между их зажимами действует напряжение.

За единицу э. д. с, также как и напряжения, принят вольт. В разных источниках электрической энергии э. д. с. возникает по различным физическим причинам. Например, в электрических гене­раторах э. д. с. получается в результате электромагнитной индук­ции, в химических источниках тока (аккумуляторах, гальвани­ческих элементах) — вследствие электрохимических реакций.

Количественная разница между э. д. с. и напряжением источника будет рассмотрена в § 9.

Что такое «ЭМП»? Понимание компонентов электромагнитных полей

Автор: Эрик Джонсон, BSEE, MBA

Об авторе:

Эрик Джонсон является генеральным директором High Tech Health. Он имеет степень бакалавра электротехники Калифорнийского университета в Дэвисе и степень магистра делового администрирования Колорадского университета в Боулдере. Он является членом Бета Гамма Сигма. До прихода в High Tech Health он работал в нескольких полупроводниковых компаниях в Силиконовой долине в качестве члена групп разработчиков, работающих над полупроводниковыми продуктами для аналоговых, цифровых и смешанных сигналов.

Что такое ЭМП?: электрические поля, магнитные поля и радиочастотные волны.

Что такое ЭДС? ЭМП (электромагнитные поля) описывают, как заряженные частицы (например, электроны) влияют друг на друга на расстоянии. ЭМП присутствует в 100% электронных или электрических устройств.

ЭМП (электромагнитные поля) лучше всего рассматривать как три вещи: низкочастотные электрические поля, низкочастотные магнитные поля и высокочастотное электромагнитное излучение или «радиочастотные» (РЧ) волны. Любой продукт с низким уровнем ЭДС должен решать каждую из этих трех задач.

Частота этих полей и волн является важным отличием. Если поле не меняется со временем, говорят, что оно статично или имеет нулевую частоту. Поля или волны, которые изменяются со временем, имеют частоту, описываемую количеством циклов в секунду, измеряемым в герцах (Гц).

Электрические и магнитные поля ниже примерно 100 кГц (100 000 Гц) существуют независимо друг от друга. Иногда аббревиатура ELF (чрезвычайно низкая частота) используется для обозначения электрических и магнитных полей, которые существуют независимо друг от друга. Приблизительно выше 100 кГц электрические и магнитные поля соединяются вместе и ведут себя как единое целое. Инженеры называют эти радиоволны или электромагнитные волны, но их легче понять как «свет».

Хотя ЭМП «излучается» из своего источника (например, свет, исходящий от фонарика), это НЕ то же самое, что «излучение». Радиация — это то, как мы описываем распад радиоактивных материалов, таких как те, которые используются в ядерной энергетике. Излучение не имеет ничего общего с этим обсуждением ЭМП.

Электрические поля

Электрическое напряжение (измеряется в вольтах: В) создает электрические поля (измеряется в вольтах на метр: В/м). Типичная электрическая розетка в США работает при напряжении 120 В с частотой 60 Гц. Независимо от того, используете ли вы розетку или нет, электрические поля будут излучаться при наличии напряжения. Электрические поля, связанные с этим напряжением, будут в основном иметь частоту 60 Гц, но также и несколько кратные этому значению, примерно до 300 Гц (это связано с нелинейной математикой, которую я не буду здесь обсуждать).

Пример: Воздух не проводит электричество. НО, если электрическое поле достаточно большое (очень большое), то изолирующие свойства воздуха нарушаются и он проводит электричество. Вот что происходит, когда мы видим молнию.

Магнитные поля

Электрический ток (измеряется в амперах: A) создает магнитные поля (измеряется в гауссах: G или в теслах: T). 1 миллигаусс (0,001 Гс) равен 0,1 микротесла (0,0000001 Тл). Я буду использовать миллигаусс (мГ) для дальнейшего обсуждения. Большинство вещей, которые нас будут интересовать, будут измеряться от 0 до нескольких сотен мГс. Каждый раз, когда течет электричество, этот электрический ток создает магнитные поля.

Пример : Магниты с одинаковой полярностью отталкиваются друг от друга, а противоположные магнитные поля притягиваются. Магнит на холодильник имеет статическое магнитное поле (магнитное поле без частоты). Сама земля имеет статическое магнитное поле, и именно оно движет стрелку компаса.

Примечание: что такое мощность?

 

Мощность — это скорость передачи энергии во времени, измеряемая в ваттах (Вт), которую можно рассчитать путем умножения вольт на ампер («амперы»). P = V x I. Поскольку наши настенные розетки всегда имеют одинаковое напряжение (120 В в США), ток пропорционален мощности: чем больше энергии что-то потребляет, тем больше тока оно будет потреблять. Чем больше ток он потребляет, тем сильнее будут присутствующие магнитные поля. Энергия, которую мы используем от наших настенных розеток, отвечает за электрические и магнитные поля, которым мы все обычно подвергаемся.

 

Вопрос : Если у меня есть два нагревателя по 300 Вт, один из которых работает на 120 В, а другой на 240 В, как будут отличаться поля, исходящие от этих нагревателей?

 

Ответ : Чтобы иметь эквивалентную мощность, нагреватель на 120 В будет потреблять в два раза больше тока, чем нагреватель на 240 В. Нагреватель на 120 В будет излучать ½ электрического поля, но в два раза больше магнитного поля. С другой стороны, нагреватель на 240 В будет иметь удвоенное электрическое поле, но вдвое меньшее магнитное поле.

РЧ («Радиочастота») Волны

РЧ или радиочастота — это общий термин, который инженеры используют для обозначения связанных магнитных и электрических полей, представляющих собой ЭМП выше примерно 100 кГц. Их легче понять как «свет». Мы даем разные названия разным диапазонам частот. Видимый свет — это просто РЧ в определенном диапазоне. Как можно догадаться из словосочетания «радиочастоты», оно охватывает диапазон частот, которые используются для радиосвязи и аппаратуры связи. Примеры в порядке увеличения частоты (уменьшения длины волны):

• Радиоволны
• Частоты, используемые в сотовой связи
• Частоты, используемые в электронике Wi-Fi и Bluetooth
• Микроволны
• Инфракрасный свет (от дальнего до среднего и ближнего инфракрасного)
• Видимый свет (все цвета от красного до фиолетового)
• Ультрафиолетовый свет
• Рентгеновское излучение
• Гамма-излучение

Когда электрический ток (например, внутри электронных устройств) колеблется на радиочастотах, он может излучаться своими проводами в космос в виде радиочастотных электромагнитных волн. .

Большинство производителей инфракрасных саун на самом деле не понимают, что такое ЭМП. Они используют неправильную терминологию (прочитайте наш пост в блоге «ELF») и большинство из них полностью игнорируют электрические поля, так как их гораздо труднее смягчить. Если вы зададите любой другой компании вопрос «что такое ЭДС?» или «почему вы не упоминаете свои измерения электрического поля?» Разница между ними и High Tech Health будет очевидна. Прочтите о важности для здоровья инфракрасной сауны с низким электромагнитным полем и о нашем запатентованном инфракрасном обогревателе с тройным антиполем.

приложений электромагнетизма в технике | Блог системного анализа

Ключевые выводы

• Электромагнетизм — это отрасль науки, изучающая взаимодействие электрических и магнитных полей на объекте.

• Закон Фарадея используется для получения ЭДС индукции.

• Электромагнетизм может применяться в различных областях, включая промышленность, транспорт, связь и медицину.

Инновационные инженерные идеи полностью изменили мир, в котором мы живем; современные дома, инфраструктура, автомобили и системы беспроводной связи — все это результат планового проектирования. Эти удобства используют фундаментальные принципы в различных инженерных дисциплинах, таких как гражданское строительство, машиностроение, электротехника и т. д. Например, электромагнетизм имеет множество применений в технике — генераторы, электрические машины и трансформаторы — все они основаны на электромагнетизме.

Каковы применения электромагнетизма в технике?

Электромагнетизм — это отрасль науки, изучающая взаимодействие электрических и магнитных полей на объекте. В таблице ниже приведены несколько примеров применения электромагнетизма.

Область применения	Примеры
Домашний или жилой	Вентиляторы, балласты, индукционные плиты, микроволновые печи
Развлечения	Телевизоры, радио
Промышленный	Генераторы, двигатели, датчики, приводы
Транспорт	Электрические транспортные средства, магнитная левитация, поезда
Медицинский	Магнитно-резонансная томография
Связь	Системы беспроводной связи

Применение электромагнетизма

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Большинство применений электромагнетизма в технике регулируется законом электромагнитной индукции Фарадея. Согласно закону Фарадея индуцируется ЭДС, величина которой равна скорости изменения потокосцеплений при изменении магнитного поля, связанного с катушкой или проводником. Направление индуцированной ЭДС задается законом Ленца, который гласит, что направление противоположно причине, вызывающей ЭДС.

Закон Фарадея используется для создания ЭДС индукции двумя способами: путем перемещения проводника или изменения магнитного поля. ЭДС, возникающая при перемещении проводника, называется динамически индуцированной ЭДС. Изменяющееся во времени магнитное поле, связывающее проводник, создает статически индуцированную ЭДС.

Чтобы лучше понять, как можно применять электромагнетизм, давайте рассмотрим три наиболее распространенных применения электромагнетизма в технике.

Генераторы 

Генераторы используют принцип электромагнитной индукции для выработки напряжения. Конструкция генераторов состоит из двух частей:

1. Статоры обычно конструируются как электромагниты, что является применением электромагнетизма.
2. Роторы представляют собой катушки, которые разрезают линии магнитного поля электромагнита для создания динамически индуцированной ЭДС.

Трансформаторы

Трансформатор — это статическая машина, которая произвела революцию в секторе передачи и распределения электроэнергии. В трансформаторах вторичное напряжение представляет собой статически индуцированную ЭДС. Электромагнетизм является основным принципом, который помогает повышать или понижать напряжение в трансформаторах.

Электродвигатели

В электродвигателях применение электромагнетизма отличается от трансформаторов и генераторов. Здесь роль электромагнетизма заключается в преобразовании электрической энергии в механическую.

Это ни в коем случае не исчерпывающий список применений электромагнетизма в технике — этот список был бы очень длинным. Однако мы надеемся, что это послужит кратким введением в электромагнетизм и все чудесные способы его применения.