Электродвижущая сила — Класс!ная физика
Электродвижущая сила
- Подробности
- Просмотров: 508
«Физика — 10 класс»
Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой, или сокращённо ЭДС. Так, на круглой батарейке для карманного фонарика написано: 1,5 В.
Что это значит?
Если соединить проводником два разноимённо заряженных шарика, то заряды быстро нейтрализуют друг друга, потенциалы шариков станут одинаковыми, и электрическое поле исчезнет (рис. 15.9, а).
Сторонние силы.
Для того чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками. Для этого необходимо устройство (источник тока), которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, кроме электрических сил, должны действовать силы неэлектростатического происхождения (рис. 15.9, б). Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (
Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских), называют сторонними силами.
Вывод о необходимости сторонних сил для поддержания постоянного тока в цепи станет ещё очевиднее, если обратиться к закону сохранения энергии.
Электростатическое поле потенциально. Работа этого поля при перемещении в нём заряженных частиц по замкнутой электрической цепи равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — проводник нагревается. Следовательно, в цепи должен быть какой-то источник энергии, поставляющий её в цепь. В нём, помимо кулоновских сил, обязательно должны действовать сторонние, непотенциальные силы. Работа этих сил вдоль замкнутого контура должна быть отлична от нуля.
Именно в процессе совершения работы этими силами заряженные частицы приобретают внутри источника тока энергию и отдают её затем проводникам электрической цепи.
Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах на электростанциях, в гальванических элементах, аккумуляторах и т. д.
При замыкании цепи создаётся электрическое поле во всех проводниках цепи. Внутри источника тока заряды движутся под действием
Природа сторонних сил.
Природа сторонних сил может быть разнообразной. В генераторах электростанций сторонние силы — это силы, действующие со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике.
В гальваническом элементе, например в элементе Вольта, действуют химические силы.
Элемент Вольта состоит из цинкового и медного электродов, помещённых в раствор серной кислоты. Химические силы вызывают растворение цинка в кислоте. В раствор переходят положительно заряженные ионы цинка, а сам цинковый электрод при этом заряжается отрицательно. (Медь очень мало растворяется в серной кислоте.) Между цинковым и медным электродами появляется разность потенциалов, которая и обусловливает ток во внешней электрической цепи.
Электродвижущая сила.
Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращённо ЭДС).
Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к абсолютной величине этого заряда:
Электродвижущую силу, как и напряжение, выражают в вольтах.
Разность потенциалов на клеммах батареи при разомкнутой цепи равна электродвижущей силе. ЭДС одного элемента батареи обычно 1—2 В.
Можно говорить также об электродвижущей силе и на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил (работа по перемещению единичного заряда) не во всём контуре, а только на данном участке.
Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.
Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов.
Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»
Электродвижущая сила обратная — Справочник химика 21
В таком цикле Карно гальванический элемент при известной температуре поглощает теплоту нагревателя и производит электрическую работу. Последняя может быть затрачена на поднятие тяжести и таким образом сохранена как потенциальная механическая энергия. Заставляя затем элемент работать в условия идеальной тепловой изоляции, можно адиабатно понизить (или г.о-высить) его температуру, после чего, используя сохраненную работу, можно провести химическую реакцию в элементе в обратном направлении, при ином значении электродвижущей силы, а затем адиабатно довести элемент до первоначальной температуры.О веществе, которое теряет электроны, говорят, что оно окисляется, а электрод, на котором это происходит, называется анодом. Вещество, поглощающее электроны, восстанавливается на катоде. Давление , которое создают электроны между анодом и катодом, называется напряжением гальванического элемента, или его электродвижущей силой (э.д.с.). Если напряжение элемента положительно, это означает, что происходящая в нем реакция протекает самопроизвольно, причем электроны поступают с анода на катод. Отрицательное напряжение элемента означает, что самопроизвольно протекает обратная реакция. Напряжение элемента связано со свободной энергией протекающей в нем реакции соотношением
Для измерения относительного электродного потенциала какого-либо металла составляют гальванический элемент из стандартного водородного электроде и нз исследуемого металлического электрода, погруженного в раствор, содержащий 1 моль/л ионов данного металла измеряют электродвижущую силу составленного элемента и, взяв полученное значение ее с обратным знаком, вычисляют электродный потенциал металла (если исследуемый металл является в составленном элементе анодом). Установка для определения электродных потенциалов металлов с помощью водородного электрода показана на рис. 29. Для внешней цепи водородный электрод будет положительным полюсом, если в паре с ним находится электрод из активного металла, и отрицательным, если в паре с ним находится электрод из неактивного (благородного) металла.
Если в цепи 1 > Уз, то ток всегда течет от к Уд для того чтобы цепь была замкнутой, ток внутри электрической батареи — источника тока — должен течь в обратную сторону, т. е. от отрицательного электрода к положительному. Это осуществляется за счет так называемой электродвижущей силы (ЭДС), уравновешивающей разность потенциалов во внешней цепи и падение потенциала на внутреннем сопротивлении Ло батареи [c.185]
Измерение э. д. с. этой же пары металлов в обычной цепи осложняется тем, что величина электродвижущей силы будет зависеть также и от концентрации ионов металла в растворе. Электродвижущая сила будет обусловлена, кроме контактных потенциалов, переходом ионов из металла в раствор или обратно, т. е. теми явлениями, которые рассматривает теория Нернста. Это вызывает дополнительные скачки потенциалов.
Если замкнуть внешнюю цепь на какое-либо омическое сопротивление, то будет происходить лишь выделение бесполезной джоулевой теплоты, не сопровождающееся полезной работой А (см. с. 7 и 53) Соединив же элемент с электромотором, якорь которого б]/дет вращаться с такой скоростью, что развиваемая им обратная электродвижущая сила практически уравновесит э. д. с. элемента, получим иной результат тепловые потери станут минимальными, а работа, наоборот, достигнет предельного значения Л max-К тому же результату можно прийти, скомпенсировав
При вычислении электродвижущей силы из потенциала катода вычитают потенциал анода. Катод — электрод, на котором происходит восстановление, на аноде идет окисление. В гальваническом элементе катодом является положительный электрод, анодом — отрицательный (при электролизе катод и анод имеют полярность, обратную указанной). Положительное значение Д (й(7 данная реакция протекает в прямом направлении. [c.206]
К числу окислительно-восстановительных относятся так называемые электродные процессы двух видов. Во-первых, процессы, которые связаны с возникновением электрического тока за счет протекания химических реакций, например в гальванических элементах. Во-вторых, обратные им процессы протекания химических реакций за счет пропускания электрического тока, например электролиз. Для количественной характеристики широко используются электродвижущие силы гальванического элемента и электродные потенциалы.
Следовательно, суммарная реакция при зарядке обратна реакцни, протекающей при разрядке. Электролитом служит раствор, КОН, содержащий небольшое количество гидроксида лития. Электродвижущая сила кадмиево-никелевого аккумулятора равна 1,4 В он отличается более высоким коэффициентом отдачи. [c.187]
Если в установке, изображенной па рис. 102, заменить вольтметр электрическим генератором, сохранив все остальное, то можно осуществить электролиз (рис. 103). Действительно, электрическая энергия, которую дает генератор, может быть использована для осуществления реакции, обратной самопроизвольной окислительновосстановительной реакции, если приложенная разность потенциалов будет больше электродвижущей силы элемента, т. е. 1,1 В. [c.286]
В этом случае электродвижущая сила самопроизвольного процесса превращения реагентов (2п и Сц2+) в продукты (2п + и Си) меньше, чем внешняя электродвижущая сила, приложенная к этой системе (рис. 103). В процессе электролиза электроны будут переходить в направлении, обратном направлепию, соответствующему протеканию окислительно-восстановительной реакции они движутся от медного электрода (окисление) к цинковому электроду, где они захватываются ионами (восстановление). При электролизе [c.286]
Ранее рассмотрены окислительно-восстановительные процессы, протекающие в гальваническом элементе, когда на электродах элемента возникает электродвижущая сила. Возможен и обратный процесс. Если подобную систему (два электрода, помещенные в раствор электролита) включить во внешнюю цепь постоянного тока, то на электродах будет протекать обратный окислительно-восстановительный процесс, в котором [c.151]
Проходя в катушке 7, ток создает магнитное поле, наводит в катушке 8 электродвижущую силу индукции, и на сетке лампы появляется отрицательное напряжение, вследствие чего приостанавливается прохождение электронов от катода к аноду и прекращается анодный ток. После того как конденсатор 6 разрядится и магнитное поле вокруг катушки 7 достигнет максимального значения, оно начнет убывать при этом магнитное поле наводит в катушке электродвижущую силу самоиндукции определепного направления, которая поддерживает протекание тока в контуре и заряжает конденсатор зарядами обратного знака. [c.385]
Электродвижущая сила одного элемента составляет 2 В. Соединяя последовательно несколько элементов, получают аккумуляторные батареи, дающие 6 или 12 В. При работе аккумулятора электролит (серная кислота) расходуется, и плотность его падает от 1,2 г/мл (30%-ный раствор) до меньшего значения. Зарядить аккумулятор можно, приложив внешнее напряжение, несколько большее его собственного. Тогда электродные реакции пойдут в обратном направлении свинец и диоксид свинца регенерируются. Это можно повторять многократно. Суммарно процесс может быть описан следующим образом [c.145]
Еще полтора века назад (в 1821 г.) немецкий физик Зеебек обнаружил, что в замкнутой электрической цепи, состоящей из разных материалов, контакты между которыми находятся при разных температурах, создается электродвижущая сила (ее называют термо-ЭДС). Через 12 лет швейцарец Пельтье обнаружил эффект, обратный эффекту Зеебека когда электрический ток течет по цепи, составленной из разных материалов, в местах контактов, кроме обычной джоулевой теплоты, выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока) некоторое количество тепла. [c.64]
При -протекающих в соответствующих устройствах (гальванический элемент) химических реакциях, приводящих к изменению заряда частиц различного вида (окислительновосстановительные реакции), возникает электродвижущая сила (э.д.с.) химическая энергия превращается в электрическую. Протекание реакции в обратном направлении может быть достигнуто приложением достаточно высокой разности потенциалов к электродам электролитической ячейки (электролиз) в этом случае электрическая энергия превращается в химическую. [c.486]
Если при электролизе водных растворов на химически инертных электродах образуются газы, то возникает дополнительное сопротивление в виде обратно направленной электродвижущей силы. Причина этого заключается, возможно, в том, что образующиеся газы выделяются не сразу, или в том, что происходит задержка разрядки ионов (см. гл. 13 в работе [3]). Однако в любом из этих случаев электролитическая ячейка действует как гальванический элемент, противодействующий приложенной извне электродвижущей силе. Описанное явление называется поляризацией. Величина противодействующей электродвижущей силы зависит от материалов электродов. Например, напряжение, необходимое для прохождения через раствор электрического тока, больше для электродов из гладкой платины, чем для электродов, покрытых платиновой чернью. Как указывалось выше, обратную электродвижущую силу можно представить как сумму потенциалов двух полуэлементов и для разрядки самих ионов необходимо, следовательно, определенное минимальное напряжение. Напряжение, избыточное по отношению к минимальному напряжению или равновесному потенциалу (см. табл. 49) разряда иона, называется перенапряжением. В органических реакциях наибольшее значение имеет перенапряжение при выделении водорода и кислорода, однако оно имеет место также и при выделении других газов, например галогенов. Перенапряжение увеличивается с ростом плотности тока и уменьшается по мере повышения температуры. [c.315]
Харнед и Оуэн [ Физическая химия электролитов ] для получения выражения, описывающего влияние диэлектрической проницаемости иа стандартный потенциал элемента, использовали величину электрической работы для переноса зарядов п молекул электролита от воды с диэлектрической проницаемостью 01 к растворителю с диэлектрической проницаемостью Ог- В результате этого получается уравнение Борна для коэффициентов активности электролита. Замена натурального логарифма коэффициентов активности на соответствующее выражение для электродвижущей силы привод 1т к уравнению, связывающему с обратной величиной диэлектрической проницаемости, Окончательное выражение для 1-1-электролитов имеет вид [c.293]
Предположим теперь, что гальваническая цепь присоединена к источнику постоянного тока через потенциометрическую схему таким образом, что ток течет через цепь в направлении, обратном тому, в котором он протекал в расс.мотренном выше случае самопроизвольного действия цепи. Реакция в гальванической цепи тоже пойдет в обратном направлении, и растворы будут подвергаться электролизу под действием разности потенциалов, приложенной извне. Если теперь с помощью потенциометрической схемы уменьшать величину разности потенциалов, прилагаемой извне к цепи, то ток, протекающий через цепь, станет уменьшаться, достигнет нуля, а затем переменит знак, т. е. потечет в обратном направлении. Когда ток упадет до нуля, систе.ма (гальваническая цепь) будет находиться в равновесии с окружающей средой, и приложенная извне через потенциометрическую схему разность потенциалов будет в точности равна электродвижущей силе гальванической цепи. Это значение электродвижущей силы цепи называют обратимой э.д.с. цепи . В этих условиях и реакция, протекаю- [c.160]
Общий вид фотоэлементов в оправах показан на рис. 67. Схематический разрез фотоэлемента с запирающим слоем изображен на рис. 68. При освещении поверхности такого фотоэлемента в це пи, составленной только из фотоэлемента и гальванометра, без всякого постороннего источника электродвижущей силы возникает электрический ток. Направление тока зависит от характера проводимости полупроводника. В селеновом фотоэлементе верхний проводящий слой металла заряжается отрицательно. В сернисто-та-лиевом и сернисто-серебряном фотоэлементах наблюдается обратное направление тока. [c.195]
При приложении к электродам внешней электродвижущей силы обратного направления при компенсации э. д. с. внутренней цепи стрелка гальванометра устанавливается на нулевом делении и далее с увеличением напряжения внешнего тока отклоняется от нуля в противоположную сторону. Построенные таким образом поляризационные кривые /о определяют величину электродвижущей силы элемента и потенциалы разложения соответствующих электролитов. Последние при электролизе с жидким катодом имеют меньшие значения, чем потенциалы разложения на индифе-рентных (платиновых) электродах. Разности между величинами напряжения разложения в этих двух случаях, определяют деполяризующее действие жидкого катода при осаждении на нем того или иного металла, а отсюда — и энергию образования соответствующего сплава. [c.334]
Итак, в результате выделения на электродах продуктов электролиза в системе возникает э. д. с., обратная внешней э. д. с. источника тока. Это явление называется электрохимической поляризацией, а возникающая обратная э. д.. с. — электродвижущей силой по.глризации. В существовании ее нетрудно убедиться, если, выключив во время электролиза источник тока, соединить проводником электроды с клеммами гальванометра. При этом стрелка гальванометра отклонится в сторону, противоположную той, в которую она отклонялась под влиянием внешней э. д. с. при электролизе. [c.427]
Электродвижущая сила одного электрохимического элемента является величино]» положительной, так как она соответствует всегда определенному самопроизвольно протекающему процессу, длюп1ему положительную работу. Обратному процессу, который не может протекать самостоятельно, отвечала бы отрица- [c.521]
Чтобы получить в элементе электрическую работу, надо подключить к нему какой-нибудь прибор (двигатель, осветительную лампу), иначе говоря, сопротивление / . С увеличением сопротивления растет падение напряжения между полюсами элемента и при оо оно становится наибольшим и равным электродвижущей силе (э. д. с.) элемента. Если включить навстречу источник тока, э. д. с. которого отличается на бесконечно малую величину от э. д. с. элемента, то можно провести процесс в прямом и обратном направлениях с бесконечно малыми химическими превращениями, отвечающими состоянию динамического равновесия. Несущественно, что прямой и обратный процессы разделены во времени. 1Гакой процесс называют квазистатическим, чем подчеркивается независимость равновесных состояний от времени. Квазистатический процесс не создает остаточных изменений ни в системе, ни в окружающей среде и по определению является термодинамически обратимым (квазиобратимым). [c.29]
Таким образом, объем жидкости, электроосмотически перенесенной через мембрану, прямо пропорционален поперечному сечению капилляров, диэлектрической проницаемости, -потенциалу, приложенной электродвижущей силе и обратно пропорционален вязкости жидкости. [c.213]
Максимальная разность потенциалов между электродами гальванического элемента, находящегося в правильно разомкнутом или компенсированном состоянии, называется электродвижущей силой (э. д. с.) и обозначается Его. Э. д. с. зависит от температуры, давления, природы и концентрации веществ, из которых составлены электроды. Для э. д. с. условно введены знаки — и + по следующему правилу э. д. с. считают положительной, если катионы при работе элемента переходят из металла в раствор у электрода, записанного в схеме элемента слева, по направлению к электроду, записанному справа, а электроны движутся по внещнему проводнику в этом же направлении. Принимают, что правый электрод заряжен положительно относительно левого (см. рис. 27). Э. д. с считают отрицательной, если процессы осуществляются в обратном направлении. Э. д. с. равна алгебраической сумме разности потенциалов, вознпкаюпхих на границе раздела между всеми соприкасающимися фазами. Для N1—2п элемента [c.125]
Если замкнуть внешнюю цепь на сопротивление, то будет происходить лишь выделение бесполезной теплоты, затрачиваемой на нагревание сопротивления, при этом полезная работа Л не производится (см. (2.19)]. Соединив же гальванический элемент с электромотором, ртакой скоростью, что развиваемая им обратная электродвижущая сила (эдс) практически уравновесит эдс элемента, получим иной результат тепловая потеря станет минимальной, а раСюта, нао рот, достигнет предельного значения К тому же [c.204]
Смещение потенциала электрода от равновесного под действием тока, вызванное изменением химического состояния его, называется химической поляризацией. В результате химической поляризации электродов возникает гальванический элемент, электродвижущая сила которого препятствует электролизу. Э. д. с. водородно-кислородного элемента при 25°С равна 1,227 в (см. табл. 18). Однако при электролизе N32804 вследствие накопления щелочи у катода (pH > 7) и кислоты у анода (pH обратная электродвижущая сила не- [c.212]
Всякий источник электрической энергии — элемент и потребитель энергии — ванна, как это следует из выражения (У.13), характеризуются разностью электродных потенциалов и внутренним сопротивлением. Поэтому процессы зарядки и разрядки аккумулятора нельзя считать обратимыми чем больший ток проходит через электрохимическую систему, тем больше теряется напряжение. Э. д. с. элемента и напряжение на клеммах электролизера зависят также от материала электродов и от состава и концентрации потенциалобразующих ионов в растворе. Например, не только абсолютная величина, но и знак э. д. с. цепи, составленной из меди (положительного полюса) и цинка (отрицательного полюса), изменяется на обратный, если в системе (V. ) медный электрод погрузить вместо раствора сернокислой меди в раствор цианистой меди. Таким образом, напряжение и электродвижущая сила электрохимических систем существенно зависят от величины накладываемого или отбираемого тока, а также от состава и концентрации реагирующих на границе фаз электрод — электролит веп1,естБ. [c.145]
При электроанализе на электродах выделяются твердые нли газообразные продукты электролиза, которые образуют гальванический элемент. Электродвии ущая сила (э. д. с.) получающегося элемента равна разности электродных потенциалов электродов, образующих элемент, и имеет направление, обратное приложенному напряжению. Эта электродвижущая сила определяет то минимальное напряжение, которое надо подать на электроды, чтобы начался элекролиз. [c.131]
Однако при электролизе N32804 вследствие накопления щелочи у катода (рН>7) и кислоты у анода (рНобратная электродвижущая сила несколько увеличивается. Равное ей напряжение, приложенное к электродам извне, отмечено точкой Е па рис. 64, Чтобы вызвать длительный ток при электролизе раствора Na2S04, сила которого растет с увеличением напряжения, необходимо еще компенсировать кислородное псрепапряженпе на аноде Дфа и небольшое перенапряжение водорода Афк. Это означает, что нужно достичь напряжения, отмеченного точкой раз на рис. 64 и равного (Ех + Е е ) (см. рис. 65). Это напряжение разложения. Напряжением разложения называется наименьшая разность потенциалов, необходимая для проведения процесса электролиза с заметной скоростью. По достижении этого напряжения кривая 1—Е делает крутой изгиб. [c.261]
Для крупных промышленных печей двухпозиционные регуляторы применять нельзя, так как внезапный сброс или большое увеличение электрической мощности могут быть опасными. Для них предпочитают так называемое пропорциональное регулирование, хотя схема его более сложна и аппаратура дороже. Пропорциональное регулирование ссновано на следующем принципе при отклонении температуры от заданного значения регулирующее устройство начинает перемещать регулирующий орган, изменяя подачу тепла так, чтобы восстановить заданное значение температуры. Движение регулирующего органа ограничивается с помощью обратной связи, что позволяет заблаговременно изменить подачу энергии в печь. Движение возобновляется только тогда, когда температура отклоняется в обратном направлении и переходит за заданное значение. Регулирующее устройство снабжено электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом. Так как подача электрической энергии не вызывает затруднений, то ее используют в первую очередь и преобразуют в энергию сжатого воздуха или масла только непосредственно перед печью. В то время как внешне пропорциональное регулирование выглядит простым, электрическая схема его довольно сложна, что видно из рис. 142, на котором показана типичная схема. Слабая электродвижущая сила термопары уравновешивается в потенциометре (мостике Уитстона) постоянным напряжением. стандартного элемента, который изображен слева внизу. [c.186]
Это уравнение часто применялось нами для экстраполяции данных, полученных путем измерений электродвижущих сил. Согласно теории Гюккеля, член Вс учитывает влияние изменения диэлектрической постоянной при изменении концентрации соли. Понижение диэлектрической постоянной при добавлении ионов обусловливает высаливание ионов и приводит к увеличению коэффициента активности. Это действие соответствует появлению сил отталкивания между ионами и противоположно по знаку влиянию междуионного притяжения, которое выражается первым членом в правой части уравнения (32). Наоборот, если при увеличении концентрации соли диэлектрическая постоянная возрастает, то ионы всаливаются , член Вс является отрицательным и коэффициент активности уменьшается. Эти явления соответствуют солевым эффектам, которые, согласно теории Дебая и Мак-Олея (гл. III, 10), прямо пропорциональны сумме обратных радиусов ионов S Хотя факт изменения диэлектрической постоянной при увеличении концентрации ионов и не подлежит сомнению, однако есть все основания считать, что это влияние не является единственным существенным фактором в случае концентрированных растворов. Поэтому данное уравнение следует рассматривать в основном как эмпирическое. [c.359]
Поскольку разность потенциалов в капиллярной трубке или пористой структуре может вызвать течение жидкости по капиллярной трубке, можно ожидать и обратного, а именно если под влиянием какой-либо механической силы жидкость течет по капилляру, то это послужит причиной возникновения соответствующей электродвижущей силы. И действительно, это имеет место, причем величина эффекта зависит от полярности жидкости, как и при электроосмосе. Так, нормальные алифатические спирты, протекающие чррез пористую целлюлозную диафрагму при определенной структуре диафрагмы и градиенте давления, создают потенциалы течения, величина которых уменьшается на 36 милливольт с каждой присоединяемой группой, вводимой в углеродную цепь [108]. Далее, в то время как бензол, протекающий через такую диафрагму, не создает потенциала течения, введение в его молекулу соответствующих радикалов приводит к увеличению потенциала прогрессивно, в порядке групп Gh4-[c.210]
Р1)Сс11Сс С121С12(Р1). Электроды н раствор превращаются в своеобразный гальванический элемент, дающий обратную электродвижущую силу и ток, противоположный току электролиза. [c.302]
Abs haltspannung f обратная электродвижущая сила (напряжение поляризации) [c.9]
Электродвижущая сила (ЭДС)в теоретических основах электротехники
Электродвижущая сила (ЭДС)Появление ЭДС связано с наличием электрических полей неэлектростатического и непотенциального характера.
В общем случае будем говорить, что в замкнутом контуре действует электродвижущая сила , если линейный интеграл напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура не равен нулю, причем этот линейный интеграл равен ЭДС, действующей в контуре:
В виде примера рассмотрим гальванический элемент (рисунок 1.4). Тела и , подключенные к зажимам элемента, оказываются заряженными под действием ЭДС элемента. Интеграл вектора по любому пути в диэлектрике между телами и равен разности потенциалов этих тел:
Так как и в электролите и в проводнике (электрическая цепь разомкнута), то и .
В тонких слоях у поверхностей электродов отсутствие результирующего электрического поля () является следствием наложения внутри этих слоев на электрическое поле с напряженностью , образованное зарядами электродов и электролита, равного и противоположного ему стороннего электрического поля с напряженностью , имеющего неэлектростатическое происхождение, что можно записать следующим образом: или
Соответственно, получим:
Величина и представляет собой ЭДС гальванического элемента, стремящиеся привести в движение заряды внутри элемента против сил электростатического поля .
Составим линейный интеграл вектора по замкнутому контуру , проходящему своей частью внутри источника ЭДС. Получим:
так как
С другой стороны:
так как
и
Следовательно,
То есть, электродвижущая сила элемента равна разности потенциалов или, что в данном случае одно и то же, напряжению на его зажимах при разомкнутой внешней цепи.
Стороннее электрическое поле создает ЭДС, выполняющую работу, затрачиваемую на перенос единичного положительного заряда по замкнутому контуру, связанную с электрохимическими процессами.
Эта страница взята со страницы задач по электротехнике:
Электротехника — решения задач и примеры выполнения заданий
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Электродвижущая сила. Внутреннее сопротивление источника тока
Сторонние силы. Для поддержания постоянной разности потенциалов на концах проводника, а значит, и тока необходимо наличие сторонних сил неэлектрической природы, с помощью которых происходит разделение электрических зарядов (рис. 3.18). Сторонними силами называются любые силы, действующие на электрически заряженные частицы в цепи, за исключением электростатических (т. е. кулоновских).
Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах, на электростанциях, в гальванических элементах, аккумуляторах и т. д.
При замыкании цепи создается электрическое поле во всех проводниках цепи. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны движутся от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит в движение электрическое поле (рис. 3.18).
В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных
частиц происходит превращение разных видов энергии в электричес- Рис. 3.18
кую. По типу преобразованной энергии различают следующие виды электродвижущей силы:
— электростатическая — в электрофорной машине, в которой происходит превращение механической энергии при трении в электрическую;
— термоэлектрическая — в термоэлементе — внутренняя энергия нагретого спая двух проволок, изготовленных из разных металлов, превращается в электрическую;
— фотоэлектрическая — в фотоэлементе. Здесь происходит превращение энергии света в электрическую: при освещении некоторых веществ, например, селена, оксида меди (I), кремния наблюдается потеря отрицательного электрического заряда;
— химическая — в гальванических элементах, аккумуляторах и др. источниках, в которых происходит превращение химической энергии в электрическую.
Электродвижущая сила (ЭДС) — характеристика источников тока. Понятие ЭДС было введено Г. Омом в 1827 г. для цепей постоянного тока. В 1857 г. Кирхгофф определил ЭДС как работу сторонних сил при переносе единичного электрического заряда вдоль замкнутого контура:
где £ — ЭДС источника тока, А ст — работа сторонних сил, q — количество перемещенного заряда.
Электродвижущую силу выражают в вольтах.
Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил (работа по перемещению единичного заряда) не во всем контуре, а только на данном участке.
сторонние силы.электродвижущая сила и напряжение
сторонние силы.электродвижущая сила и напряжение13)
1) Сторонние силы — силы неэлектрической природы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока.
Сторонними считаются все силы отличные от кулоновских сил.
2)Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.
ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил
I. Сторонние силы.
Сторонняя электродвижущая сила совершает положительную работу по перемещению положительного заряда в сторону возрастания потенциала, т.е. против сил электростатического поля (вследствие сопротивления потенциал электростатического поля понижается, положительный заряд двигается от большего потенциала к меньшему => должны существовать участки, на которых “+” заряд движется от меньшего потенциала к большему ).
Сторонняя сила не может иметь электростатического происхождения т.к. электростатическое поле — потенциальное и А по замкнутому пути =0 и ток не мог бы существовать, т.к. он должен совершать работу для преодоления сопротивления проводника.
Физическая природа сторонних сил весьма различна:
Они могут быть обусловлены:
а) химической, физической неоднородностью проводника при соприкосновении разнородных проводников (гальванические элементы; аккумуляторы—возникает контактная разность потенциалов при контакте твёрдого тела и жидкости)
б) физическая неоднородность при соприкосновении проводников различной температуры ( термоэлементы)
в) механические происхождения
г) электрическое происхождение — сила действует на заряд в электростатическом поле , возникающем по закону электромагнитной индукции.
Электродвижущая сила в индукторах — MagLab
Электродвижущая сила (ЭДС) и ее помощник, обратная ЭДС, представляют собой интересные электромагнитные явления, которые на самом деле вообще не являются силами.
ЭДС — это аббревиатура от электродвижущей силы. Ученые склонны не использовать расширенную версию этого термина отчасти потому, что это может вводить в заблуждение: на самом деле ЭДС не является силой в том, как физики используют этот термин. Скорее, это энергия, производимая взаимодействием между током и магнитным полем, когда одно (или оба) изменяется.Оно измеряется в вольтах и иногда приравнивается к напряжению или разности потенциалов.
В приведенном ниже руководстве описывается как ЭДС, так и связанное с ней явление, против ЭДС (или против ЭДС ). EMF объясняет внезапное мигание лампочки в изображенной схеме как при подключении, так и при отключении.
Учебное пособие содержит простую схему из батареи, рубильника и лампочки (действующей как резистор , препятствующий прохождению тока).Он также содержит индуктор в виде проволочной катушки. Индукторы хранят энергию в виде магнитных полей, которые генерируются вокруг них током, проходящим через провод.
Посмотрите, как это работает, нажав на синюю кнопку Turn On , чтобы включить рубильник и включить цепь, обозначенную желтым свечением в цепи. Обратите внимание на синие силовые линии магнитного поля (проявление ЭДС), которые формируются вокруг катушки индуктора, что объясняется законом индукции Фарадея.Также обратите внимание, что лампочка на мгновение мигает, а затем гаснет. Этот эффект объясняется обратной ЭДС.
Когда электричество проходит по цепи, его первоначальное предпочтение — избегать лампочки и двигаться по пути наименьшего сопротивления через спиральный провод. Но, по крайней мере, на несколько мгновений, электричество действительно проходит через лампочку, вызывая короткую вспышку. Это происходит, когда катушка на короткое время создает собственное сопротивление току в виде обратной ЭДС. Эта обратная ЭДС создается в результате закона Ленца , который гласит, что в цепи с наведенной ЭДС, вызванной изменением в магнитном поле, наведенная ЭДС заставляет ток течь в направлении, которое против . изменение потока.Другими словами, если увеличивающееся магнитное поле индуцирует ЭДС, результирующий ток будет препятствовать дальнейшему увеличению.
Так как магнитное поле в индукторе растет, он индуцирует ток, который противодействует току, генерируемому батареей. В результате ток батареи легче протекает через лампочку — по крайней мере, до тех пор, пока магнитное поле индуктора не достигнет устойчивого состояния (не перестанет меняться), что положит конец обратной ЭДС.
Эффект обратной ЭДС можно также увидеть, если нажать красную кнопку Turn Off , чтобы прервать цепь.Обратите внимание, что силовые линии магнитного поля начинают разрушаться по мере замедления электрического тока. В этом проявлении закона Ленца уменьшающееся магнитное поле индуцирует ЭДС, а результирующий ток препятствует дальнейшему уменьшению. Результирующий ток течет по цепи к лампочке, которая вспыхивает с этим скачком, а затем гаснет, когда электричество полностью исчезает из цепи.
Благодарю нашего научного консультанта на этой странице, г-на Джеймса Энди Пауэлла, инженера-электронщика в отделе КИП и эксплуатации MagLab.
Электродвижущая сила (ЭДС): определение, пример и уравнение
Что такое электродвижущая сила (ЭДС)
Электродвижущая сила или ЭДС — это энергия, необходимая для перемещения единичного электрического заряда источником энергии, таким как батарея, элемент или генератор. Он определяется как разность потенциалов на клеммах, где нет тока, проходящего через нее, то есть в разомкнутой цепи с одним положительным концом, а другим отрицательным.
На самом деле электродвижущая сила — это не сила, а мера энергии.Источник преобразует одну форму энергии в электрическую. Например, батарея преобразует химическую энергию, а генератор преобразует механическую энергию.
Электродвижущая сила ЭДСТермин электродвижущая сила был придуман итальянским физиком и химиком Алессандро Вольта, который изобрел электрическую батарею в 1800 году.
Уравнение электродвижущей силы (ЭДС)
Предположим, что схема состоит из батареи и резистора. Электродвижущую силу можно рассчитать с помощью закона Кирхгофа о напряжении.Следующая формула дает его значение.
ε = ИК + ИК
Где,
I : Ток, проходящий через цепь
R : Сопротивление резистора
r : Внутреннее сопротивление аккумулятора
Символ: ε , греческая буква эпсилон
Используя закон Ома,
В = ИК
Следовательно,
ε = V + Ir
Вольтметр используется для измерения ЭДС.
Единица СИ
Электродвижущая сила измеряется в вольтах, что является единицей СИ. Вольт определяется как Джоуль на кулон.
Вольт = Джоуль / Кулон
Размер
Размер электродвижущей силы составляет [M L 2 T -3 I -1 ]
Формула уравнения ЭДС электродвижущей силыЗависимость электродвижущей силы (ЭДС) от напряжения
Как упоминалось ранее, электродвижущая сила — это конечная разность потенциалов, когда через нее не протекает ток.В следующей таблице перечислены различия между ЭДС и разностью потенциалов или напряжением.
Электродвижущая сила ЭДС в зависимости от напряжения| Электродвижущая сила (ЭДС) | Разница потенциалов или напряжение | |
|---|---|---|
| Определение | Количество энергии, потребляемой источником энергии | для заряда единицы для перемещения из одной точки в другую в цепи|
| Символ | ε | V |
| Формула | ε = V + IR | V = IR|
| Величина | Больше, чем напряжение | Меньше, чем ЭДС |
| Где это измеряется | Между конечными точками источника, когда через него не проходит ток | резистор, когда ток течет по цепи |
| Измерение d evice | Измеритель ЭДС | Вольтметр |
| Источник | Свет (солнечные элементы), химические реакции (батарея) и тепло (термопара) | Элемент, батарея и генератор |
Последний раз статья была пересмотрена 30 сентября 2021 г.
Разница потенциалов и электродвижущая сила
⇒ Однако разность потенциалов нельзя использовать для описания изменений энергии, связанных с источниками питания, такими как элементы, генераторы и блоки питания от сети
- Эти устройства передают другие формы энергии, например химическую энергию, в электрическую
⇒ Чтобы различать эти разные передачи энергии, мы определяем другую величину, электродвижущую силу (ЭДС), символ ε
⇒ ЭДС и pd измеряются в вольт, символ V, с помощью вольтметра
⇒ Электродвижущая сила определяется как электрическая работа, совершаемая на единицу (кулон) заряда, протекающую через источник электрической энергии, такой как элемент, генератор или блок питания (БП)
- Источники электрической энергии передают другие формы энергии, например кинетическую или световую, в электрическую
⇒ Теперь закон сохранения энергии можно записать через ЭДС и pd
.- В последовательной цепи, где компоненты соединены один за другим в полный цикл, полная электрическая энергия, приходящаяся на кулон, передаваемая в цепь (сумма ЭДС в цепи), должна равняться энергии, приходящейся на кулон, передаваемой в другие формы. энергии (сумма п.д.)
- Вот пример.Устанавливается следующая цепь:
⇒ ЭДС ячейки, ε, переводит 6JC -1 (В) химической энергии в электрическую энергию (если ячейка эффективна на 100%)
⇒ 6JC -1 электроэнергии распределяется между двумя резисторами
- Эта энергия распределяется в том же соотношении, что и сопротивление резисторов (8: 4 или 2: 1)
- Разность потенциалов, V 1 , на 8 Ом; резистор, следовательно, равен 4JC -1 (В), а разность потенциалов, V 2 , на 4 Ом; резистор, следовательно, 2JC -1 (В)
⇒ Обратите внимание, что закон сохранения энергии здесь все еще сохраняется, поскольку 6JC -1 (В) передается из химической энергии в электрическую энергию в ячейке, а 6JC -1 (В) в целом передается из электрическая энергия в тепловую энергию в резисторах
ЭДС: электродвижущая сила — точка назначения
ЭДС: электродвижущая сила
Определение
Электродвижущая сила или ЭДС — это источник энергии, который может вызвать протекание тока в электрической цепи или устройстве.Устройство, которое поставляет электрическую энергию, называется электродвижущей силой или ЭДС. ЭМП преобразуют химическую, механическую и другие формы энергии в электрическую. Продукт такого устройства также известен как ЭДС. Слово «Сила» в этом случае используется не для обозначения механической силы, измеряемой в ньютонах, а для обозначения потенциала или энергии на единицу заряда, измеряемой в вольтах.
Электродвижущая сила (ЭДС) на самом деле не сила; обычно он измеряется в вольтах, что эквивалентно в системе метр – килограмм – секунда одному джоулю на кулон электрического заряда.В электростатических единицах системы сантиметр – грамм – секунда единицей электродвижущей силы является статвольт, или один эрг на электростатическую единицу заряда.
ЭДС — это внешняя работа, затрачиваемая на единицу заряда для создания разности электрических потенциалов между двумя разомкнутыми клеммами. Возникающая разность электрических потенциалов создается разделением положительных и отрицательных зарядов, тем самым создавая электрическое поле. Создаваемая разность электрических потенциалов приводит в движение ток, если цепь подключена к источнику ЭДС.Однако при протекании тока напряжение на выводах источника ЭДС больше не является значением разомкнутой цепи из-за падения напряжения внутри устройства из-за его внутреннего сопротивления.
Примерно в 1830 году Майкл Фарадей установил, что реакции на каждой из двух границ раздела электрод-электролит обеспечивают «место действия ЭДС» для гальванического элемента, то есть эти реакции управляют током, а не являются бесконечным источником энергии, как это было раньше. изначально думал. В случае разомкнутой цепи разделение зарядов продолжается до тех пор, пока электрическое поле разделенных зарядов не станет достаточным для остановки реакции.Несколькими годами ранее Алессандро Вольта, измеривший контактную разность потенциалов на границе раздела металл-металл (электрод-электрод) своих ячеек, ошибочно полагал, что только контакт без учета химической реакции является источником ЭДС. .
Функция электродвижущей силы (ЭДС)
Электродвижущая сила — это разность потенциалов, создаваемая источником напряжения и необходимая для протекания тока через цепь.Строго говоря, это разность потенциалов холостого хода батареи, генератора и т. Д. Альтернативное определение — ЭДС. равна сумме падений напряжения вокруг любого замкнутого контура, включая любое внутреннее падение напряжения. Основная функция ЭДС в цепи —
- Преобразование электрической энергии в другую форму.
- Преобразование некоторой другой формы энергии в электрическую.
- Оба варианта (a) и (b) действительны.
- Ни один из вышеперечисленных вариантов не действителен.
Разница между электродвижущей силой (ЭДС) и напряжением
Электрогенератор создает ЭДС внутри генератора в якоре, что связано с изменением магнитного потока в катушках якоря, и это прекрасный пример ЭДС.
ЭДС = k * Φ * w ……………. Где k — постоянная, Φ — поток на полюс, w — частота вращения ротора.
Здесь нет никакого сопротивления. Итак, ЭДС генерируется источником.
Напряжение — это просто разность потенциалов между двумя точками в цепи.
Напряжение = I * R ……
ЭДС — это напряжение, генерируемое таким источником, как аккумулятор или генератор.
Напряжения в цепи, называемые «падениями напряжения», имеют направление, противоположное ЭДС, и их сумма равна ЭДС согласно второму закону Кирхгофа.
Электродвижущая сила (ЭДС) напрямую связана с источником разности потенциалов, например с конкретной комбинацией химических веществ в батарее. Однако при протекании тока ЭДС отличается от выходного напряжения устройства.Напряжение на выводах батареи, например, меньше, чем ЭДС, когда батарея подает ток, и оно падает дальше, когда батарея разряжается или разряжается. Однако, если выходное напряжение устройства можно измерить без потребления тока, то выходное напряжение будет равно ЭДС даже для сильно разряженной батареи.
Фактически, разница между ЭДС и напряжением состоит в том, что напряжение — это разность потенциалов в замкнутой цепи, что означает, когда переключатель от батареи или источника включается на p.d в цепи называется напряжением. V = E — Ir. Но в то время как ЭДС — это необработанный потенциал, содержащийся внутри источника или батареи, за исключением всех потерь. ЭДС — это максимальная способность батареи, но в цепи она становится V, принимая на себя потери, вызванные сопротивлением проводника. Поэтому для внешнего напряжения имеем формулу V = E — Ir. Whr E — ЭДС ячейки, I — полный ток в цепи, а r — сопротивление «проводника». Трансформаторы работают по принципу мощности, как мы знаем, P = VI, I = P / V и V = P / I.Таким образом, I обратно пропорционален V. Таким образом, увеличение тока приводит к снижению напряжения и наоборот. Трансформаторы должны свести к минимуму потери тока, поэтому они передают большое напряжение и малый ток, который позже повышают или понижают в соответствии с требованиями.
ЭЛЕКТРОМОБИЛЬНАЯ СИЛА, ЭДС (ЯЧЕЙКИ) — Цифровая библиотека УНТ
Версия PDF также доступна для скачивания.
Кто
Люди и организации, связанные с созданием этого текста или его содержания.
Какие
Описательная информация, помогающая идентифицировать этот текст.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.
Когда
Даты и периоды времени, связанные с этим текстом.
Статистика использования
Когда в последний раз использовался этот текст?
Взаимодействовать с этим текстом
Вот несколько советов, что делать дальше.
Версия PDF также доступна для скачивания.
Ссылки, права, повторное использование
Международная структура взаимодействия изображений
Распечатать / Поделиться
Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit
Ссылки для роботов
Полезные ссылки в машиночитаемом формате.
Ключ архивных ресурсов (ARK)
Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)
Форматы метаданных
Изображений
URL
Статистика
Арчер, М. -} \ to O_ {2} (g) + {H_2} O \)
Что такое серия электродвижущей силы (серия EMF)?
Что означает серия электродвижущей силы (серия EMF)?
Ряд электродвижущей силы (серия ЭДС) — это рейтинг металла в отношении присущей ему реакционной способности. Металлы, расположенные в верхней части ряда, считаются самыми благородными, с самым высоким уровнем положительного электрохимического потенциала. Металл, который можно найти внизу, является наиболее активным и содержит наибольшее количество отрицательного электрохимического потенциала.
Эта серия помогает определить склонность металла к выделению энергии и коррозии.
Corrosionpedia объясняет серию электродвижущей силы (серия EMF)
Ранжирование материалов в соответствии с потенциалом можно увидеть в серии ЭДС или гальваники. Например, те, которые имеют более высокие значения ЭДС, включают золото, медь и платину. К материалам с низким ЭДС относятся цинк и магний. Эти значения ЭДС рассчитаны для стандартных случаев, но порядок может отличаться в зависимости от среды.Такие металлы, как алюминий и титан, могут образовывать высокозащитные оксидные слои при комнатной температуре.
В ситуациях, когда два металла используются в одной среде, могут быть разные потенциалы. Если эти металлы соединены электрически или вступают в контакт друг с другом, достаточная разность потенциалов может привести к потоку электронов между металлами. Чем благороднее металл, тем он менее устойчив к коррозии. Это приводит к повышенному уровню коррозии анодного материала и меньшему разрушению катодного материала.Знание ряда электромагнитных сил помогает понять коррозию и способы ее уменьшения или предотвращения.
Серия EMF может быть наиболее полезной при оценке возможного возникновения гальванической коррозии. Важно, чтобы точные значения использовались или определялись для правильной температуры и раствора. По сути, относительная площадь анода по сравнению с катодом сильно влияет на скорость коррозии. Чем больше катодная часть по отношению к анодной площади, тем выше скорость коррозии.Например, болты из стали, пропущенные через более благородный медный лист, будут корродировать быстрее, чем медный лист в идентичной среде. Итак, принцип заключается в том, что гальваническая коррозия может иметь место, когда два сплава или металла вступают в контакт друг с другом в электролите. Между тем, менее благородный металл подвергнется коррозии.
.