в чем суть, рассказываем простыми словами во всех вариантах трактовки

Теория и расчеты

Автор: profelectro

Понятие ЭДС простым языком можно охарактеризовать как обособленную работу сторонних сил, во время которой единичный заряд перемещается вдоль контура электрической цепи.

Но это понятие в разнообразных отраслях технических знаний имеет множество физических объяснений.

Например, в химии этим понятием обозначается различие в потенциалах электролиза и разделении электрических зарядов. В физике это электродвижущая сила, которая создается на конце электрической термопары.

Для того, чтобы определить настоящее значение понятия ЭДС необходимо рассмотреть все варианты трактовки этого слова.

В целом же, понятие ЭДС очень похоже на понятие “напряжения”, но отличаются они тем, что ЭДС это то же напряжение, только без подключения нагрузки к источнику питания.

Электромагнитную индукцию описал Фарадей и стал создателем закона, объясняющего понятие и явление электромагнитной индукции.

Главной особенностью этой индукции можно назвать возможность электромагнитного поля навести ЭДС в близлежащем проводящем элементе.

Во время этого изменять размер поля или направление его векторов. Также поле должно двигаться относительно проводников или же наоборот, устройство необходимо двигать относительно поля. Все это и служит толчком для возникновения разности потенциалов.

На электромагнитную индукцию похожа взаимоиндукция, которая используется при создании трансформаторов, в которых сила магнитного потока одной обмотки влияет на напряжение второй.

Взаимоиндукция состоит в перемене направленности и силы тока, принадлежащего одной катушке и индуцировании того самого ЭДС на выводах соседней катушки.

Понятие применяется в электрике (для изготовления преобразователя переменного тока, который помогает в получении необходимых значений действующих величин) и электронике.

Свойства электромагнитной индукции используется при создании асинхронных и синхронных двигателей, главным элементом в которых являются индуктивные катушки.

При работе двигателя в обмотке возникает встречная ЭДС, которая направляется к уже существующему напряжению навстречу.

Из-за этого резко возрастает потребление тока двигателем во время повышения нагрузки, а также появляется так называемый пусковой ток.

Те же процессы, что происходят в электродвигателе наблюдаются в генераторах. Процессы в них тоже обратно направлены, и в устройстве возникает магнитное поле.

Во время проектирования подобных устройств учитывают распределение тока и вероятность падения напряжения на различных участках цепи.

Необходимо учесть силу внутреннего сопротивления, которое выступает в роли параллельного подключения к схеме.

Из привычных обычным обывателям вещей такой метод встречается в малогабаритных батарейках и других небольших объектах питания.

Здесь ЭДС происходит из-за протекания химических реакций. Когда в батарейке возникает напряжение на полюсах источник питания полностью готов к эксплуатации. Через некоторое время ЭДС там становится меньше, в сопротивление увеличивается.

Во время измерения напряжения на не подключенной пальчиковой батарейке вы заметите обычные для нее 1,5В, в то время как при подключении нагрузки к этой же батарейке прибор, в который она установлена не работает.

Это происходит из-за недостатка напряжения и тока, потому что батарейка при отдаче тока выдает 1,2В, которых недостаточно для нормального функционирования.

Похожие публикации:

Методические указания к лабораторной работе № 217 по дисциплине «Физика»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра физики

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 217

по дисциплине «Физика»

Под редакцией доцента Ю.

Н. Харитонова

Москва – 2011

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра физики

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №217

по дисциплине «Физика»

Под редакцией доцента Ю.Н. Харитонова

Рекомендовано редакционно-издательским советом

университета в качестве методических указаний для студентов ИУИТ, ИТТСУ и ИПСС

МОСКВА — 2011

УДК 537.8: 621.3.023

К-90

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В. Определение ЭДС неизвестного источника методом компенсации. Методические указания к лабораторной работе № 217 по дисциплине «Физика» / под ред. доц. Ю.Н. Харитонова. – М.: МИИТ, 2011. – 10 с.

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 217 «Определение ЭДС неизвестного источника методом компенсации» соответствуют программе и учебным планам по физике (раздел «Электричество») и предназначены для студентов 1, 2 курсов технических специальностей.

© Московский государственный

университет путей сообщения

(МИИТ), 2011

 

Работа 217

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА

МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы: Ознакомление с методом компенсации и его применение для определения электродвижущей силы (ЭДС) неизвестного источника.

Приборы и принадлежности: источник питания, нормальный элемент Вестона (или другой эталонный источник), исследуемый источник ЭДС (гальванический элемент или другие источники ЭДС), потенциометр (или реохорд), вольтметр

V с нулём посередине шкалы, ключ включения источника питания, переключатель с нейтральным положением.

Введение

Гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы и другие устройства, которые преобразуют различные виды энергий (химическую, механическую, световую и др. ) в электрическую энергию, являются источниками ЭДС. Устройство, способное поддерживать определённую разность потенциалов и обеспечить поток электрических зарядов во внешней цепи, называются источниками ЭДС.

Разность потенциалов на клеммах гальванического элемента при разомкнутой внешней цепи называется электродвижущей силой (ЭДС) и обозначается E. Когда сила тока во внешней цепи отсутствует, напряжение на клеммах равно ЭДС. Когда к клеммам гальванического элемента подключается внешняя нагрузка (например, сопротивление вольтметра), т.е. во внешней цепи протекает электрический ток, согласно закону Ома для неоднородной электрической цепи этот ток равен:

I =,        тогда E = Ir + IR,                       (1)

следовательно, напряжение на клеммах гальванического элемента оказывается ниже величины ЭДС из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника ЭДС и равно:

IR = E – Ir,                                            (2)

где E – ЭДС источника тока, R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление источника тока, I – сила тока.

Электродвижущая сила численно равна работе, совершаемой сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда:

E = .                                                (3)

Эта работа производится за счёт энергии, затрачиваемой в источнике тока.

Рис. 1.

Напряжение U на участке 1 – 2 электрической цепи (см. рис. 1) называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем кулоновских и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на этом участке:

U₁₂ =  j₁ — j₂ + E₁₂.                                        (4)

Если на участке цепи не действует ЭДС, напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов на этом участке.

Разность потенциалов численно равна работе, совершаемой силами электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда:

j₁ – j₂ =                                         (5)

Для определения величины электродвижущей силы используется метод компенсации («нулевой метод»). В этом методе ток текущий через источник с неизвестной ЭДС – E_X, компенсируется током от какого-либо внешнего источника ЭДС – E. При этом разность потенциалов на зажимах неизвестного источника будет равна его ЭДС.

Принципиальная схема установки, служащей для измерений ЭДС неизвестного источника изображена на рис. 2.

Рис. 2.

В цепи, благодаря разности потенциалов Dj между точками А и В через резистор R со скользящим контактом D создаётся постоянный ток. Резистор R может представлять собой однородный провод (реохорд) по которому скользит контакт D, что позволяет изменять величину сопротивления между А и D. Исследуемый источник ЭДС E_Xприсоединяется через гальванометр G (с нулём на середине шкалы) к движку D и концу реохорда АВ таким образом, чтобы внешний источник ЭДС и исследуемый источник были включены навстречу друг другу. Только в этом случае возможна компенсация.

Контакт реохорда перемещают до тех пор, пока стрелка гальванометра не установится на нуле шкалы. В этом положении контакта D ток от источника неизвестной ЭДС равен нулю, а напряжение между точками АD равно E_X:

U_АD = E_X.

Это равенство справедливо только при условии, что сила тока через гальванометр равна нулю, т.к. в противном случае наблюдалось бы падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника неизвестной ЭДС и сопротивлении гальванометра. Сила тока I через резистор R не равна нулю, и если обозначать через R_X сопротивление между точками А и D реохорда R то:

Определение электродвижущей силы в физике, химии.

(существительное)

(ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Она измеряется в вольтах, а не в ньютонах, и, следовательно, на самом деле не является силой.

(существительное)

(ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Измеряется в вольтах (не ньютонах, Н; ЭДС не является силой).

(существительное)

Напряжение, создаваемое батареей или переменным магнитным полем.

• Источники ЭМП

  • Электродвижущая сила (ЭДС) представляет собой напряжение, создаваемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом индукции Фарадея.
  • Электродвижущая сила , также называемая ЭДС (обозначается и измеряется в вольтах) относится к напряжению, генерируемому батареей или магнитной силой в соответствии с законом индукции Фарадея, который гласит, что изменяющееся во времени магнитное поле будет индуцировать электрический ток.
  • Electromotive « сила » не считается силой (поскольку сила измеряется в ньютонах), а потенциалом или энергией на единицу заряда, измеряемой в вольтах.
  • Приведите примеры устройств, которые могут обеспечить электродвижение усилие

• Уравнение Нернста

  • Может также использоваться для определения полного напряжения или электродвижущей силы силы , для полной электрохимической ячейки.
  • Уравнение Нернста дает формулу, связывающую электродвижущую силу нестандартной ячейки с концентрацией частиц в растворе:
  • Сначала найдите электродвижущую силу для стандартной ячейки, которая предполагает концентрацию 1 M.

• ЭДС и напряжение на клеммах

  • Выходное напряжение или напряжение на клеммах источника напряжения, например батареи, зависит от его электродвижущая сила сила и его внутреннее сопротивление.
  • Мы называем эту разность потенциалов электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).
  • ЭДС вовсе не сила ; это особый тип разности потенциалов источника, когда ток не течет.
  • Электродвигатель Сила напрямую связана с источником разности потенциалов, например, с конкретной комбинацией химических веществ в батарее.
  • Выразите взаимосвязь между электродвижущей силой и напряжением на клеммах в форме уравнения

• Количественная интерпретация ЭДС движения

  • A ЭДС движения – это электродвижущая сила (ЭДС), индуцированная движением относительно магнитного поля B.
  • электродвижущая сила (ЭДС), вызванная движением относительно магнитного поля B, называется ЭДС движения.
  • Приравнивая два к , получаем $E = vB$.
  • В проводнике же мы находим электродвижущую силу , которой самой по себе нет соответствующей энергии, но которая порождает — при условии равенства относительного движения в двух рассмотренных случаях — электрические токи одного и того же пути и интенсивность, как те, которые производятся электрическими силами в первом случае. »
  • Сформулируйте два представления, которые применяются для расчета электродвигатель сила

• ЭДС движения

  • Движение в стационарном относительно Земли магнитном поле индуцирует ЭДС движения ( электродвижущая сила ).
  • Как видно из предыдущих Атомов, любое изменение магнитного потока индуцирует электродвижущую силу (ЭДС), противодействующую этому изменению — процесс, известный как индукция.
  • Много соединений между электрическими сила и магнитная сила .
  • То, что движущееся магнитное поле создает электрическое поле (и наоборот, что движущееся электрическое поле создает магнитное поле), является частью причины, по которой электрические и магнитные силы теперь рассматриваются как разные проявления одной и той же силы (впервые замеченной Альберт Эйнштейн).
  • Это классическое объединение электрического и магнитного превращает в то, что называется электромагнитным сила является источником вдохновения для современных усилий по объединению других основных сил .

• Индуцированная ЭДС и магнитный поток

  • Закон индукции Фарадея гласит, что электродвижущая сила индуцируется изменением магнитного потока.
  • Более основной, чем текущий ток, является электродвижущая сила (ЭДС), которая его вызывает.
  • Объясните взаимосвязь между магнитным полем и электродвигатель сила

• Изменение магнитного потока создает электрическое поле

  • Мы узнали взаимосвязь между индуцированной электродвижущей силой (ЭДС) и магнитным потоком.
  • Количество включенных витков катушки может быть включено в магнитный поток, поэтому коэффициент не является обязательным. ) Закон индукции Фарадея — это основной закон электромагнетизма, который предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая электродвигатель сила (ЭДС).
  • Устройство, способное поддерживать разность потенциалов, несмотря на протекание тока, является источником электродвижущей силы .

• Батарея

  • Каждая полуячейка имеет электродвижущую силу (или ЭДС), определяемую ее способностью проводить электрический ток изнутри наружу ячейки.
  • Электропривод сила на клеммах ячейки называется напряжением на клеммах (разницей) и измеряется в вольтах.
  • Напряжение аккумулятора является синонимом его электродвижущей силы , или ЭДС.
  • Эта сила отвечает за поток заряда по цепи, известный как электрический ток.

• Электрогенераторы

  • Они индуцируют электродвижущую силу (ЭДС) за счет вращения катушки в магнитном поле.
  • Генератор заставляет электрический заряд (обычно переносимый электронами) течь через внешнюю электрическую цепь.
  • Заряды в проводах петли испытывают магнитную силу , потому что они движутся в магнитном поле.
  • Заряды в вертикальных проводах испытывают сил параллельно проводу, вызывая токи.
  • Однако те, кто находится в верхнем и нижнем сегментах, чувствуют силу , перпендикулярную проводу; это сила не вызывает ток.

• Зарядка батареи: последовательное и параллельное ЭДС

  • Когда источники напряжения соединены последовательно и обращены в одном направлении, их внутренние сопротивления складываются, а их электродвижущая сила , или ЭДС, складываются алгебраически.
  • Сравнение сопротивлений и электродвижущих сил сил для источников напряжения, соединенных в одной и противоположной полярности, а также последовательно и параллельно

Электродвижущая сила – пояснения, примеры и ответы на часто задаваемые вопросы

Электродвижущая сила – это количество энергии, передаваемое на единицу электрического заряда источником питания, таким как генератор или батарея (сокращенно E или EMF). Поскольку генератор или батарея работают на переносимом внутри себя электрическом заряде, энергия переходит из одной формы в другую. Положительная клемма устройства становится положительно заряженной, а отрицательная клемма становится отрицательно заряженной. Электродвижущая сила — это работа, совершаемая над единицей электрического заряда, или энергия, полученная на единицу электрического заряда. В международной метрической системе он обозначается аббревиатурой E, но также известен как EMF.

Электродвижущая сила имеет силу в своем названии, но технически это не сила. Обычно он измеряется в вольтах, что равно одному джоулю на кулон электрического заряда в системе метр-килограмм-секунда. В системе сантиметр-грамм-секунда статвольт, или один эрг на электростатическую единицу заряда, является электростатической единицей электродвижущей силы.

 

Электродвижущая сила, измеряемая в вольтах, представляет собой электрическую активность, создаваемую неэлектрическим источником в электромагнетизме и электронике. Устройства, такие как батареи (преобразующие химическую энергию) или генераторы, создают электродвижущую силу путем преобразования различных источников энергии в электрическую энергию (преобразующую механическую энергию). Электродвижущая сила иногда описывается с помощью аналогии с давлением воды. (В этом примере «сила» не относится к силам взаимодействия между телами.)

 

Электромагнитная работа, которая была бы совершена электрическим зарядом (в данном случае электроном), если бы он прошел один раз по замкнутому контуру проводника, описывается как ЭДС в электромагнитной индукции. Скалярное поле электрического потенциала не указано для изменяющегося во времени магнитного потока, присоединяющегося к петле из-за циркулирующего электрического векторного поля, но ЭДС выполняет работу, которая обозначается аббревиатурой E в международной метрической системе, но также известна как ЭДС.

 

Обзор

Электродвижущая сила сокращенно называется ЭДС. Электродвижущая сила – это напряжение на клеммах источника при отсутствии электрического тока. Понятие электродвижущей силы относится к количеству работы, необходимой для разделения носителей заряда в токе источника, так что сила, действующая на заряды на клеммах источника, не является прямым следствием поля. ЭДС возникает в результате внутреннего сопротивления.

 

Что означает электродвижущая сила? Электродвижущая сила (ЭДС) определяется как количество работы, выполненной при преобразовании энергии (или преобразовании), и количество электричества, которое проходит через источник электричества или генератор. Электродвижущая сила (ЭДС) измеряется в вольтах и ​​обозначается символом ε (или E). В этой статье мы в основном обсудим, что такое электродвижущая сила, что такое ЭДС в физике и т. д.

 

Что такое ЭДС в физике?

Теперь разберемся, что такое ЭДС в физике и что понимается под ЭДС в физике. Итак, электродвижущая сила — это максимальная разность потенциалов между двумя электродами ячейки, когда ток из ячейки не поступает. Электродвижущая сила обозначается буквой E или иногда также обозначается символом ε.

 

Мы знаем, что заряды движутся в электрической цепи, для движения зарядов в данной электрической цепи нужно приложить к ней внешнюю силу. Мы говорим, что батарея или внешний электрический источник, такой как батарея, прикладывает такую ​​силу, которая придает ускорение зарядам, и она известна как электродвижущая сила. Несмотря на свое название, это не форма силы, а разность потенциалов.

 

Если ЭДС вообще не является формой силы, то почему она называется ЭДС, что такое ЭДС и разность потенциалов и что является источником ЭДС? Чтобы ответить на эти сомнения, рассмотрим простую схему лампы, подключенной к батарее, как показано на рисунке ниже.

 

(Изображение будет обновлено в ближайшее время)

 

Аккумулятор (любой гальванический элемент) можно представить как двухконтактное устройство, которое держит один вывод под более высоким потенциалом, чем второй вывод. Более высокий электрический потенциал иногда называют положительной клеммой и обычно обозначают знаком плюс. Терминал с более низким потенциалом известен как отрицательный терминал и помечен знаком минус. Это известно как источник ЭМП.

 

Когда источник ЭДС отсоединен от лампы, в источнике ЭДС нет суммарного потока зарядов. После повторного подключения батареи к лампе заряды потекут от одной клеммы батареи через лампу (заставляя лампу светиться) и обратно к другой клемме батареи. Если мы рассмотрим положительное течение тока, которое также известно как обычное течение тока, положительные заряды покидают положительную клемму, проходят через лампу и входят в отрицательную клемму источника ЭДС. Вот как настраивается источник ЭДС. Что такое электродвижущая сила клетки? Электродвижущая сила элемента — это разность потенциалов, возникающая на обоих концах данной батареи.

 

Что такое единица измерения электродвижущей силы?

В чем измеряется электродвижущая сила? Давайте посмотрим, что является единицей электродвижущей силы, формула для электродвижущей силы дается следующим образом:

⇒ ε = V + Ir

Где

В — приложенная разность потенциалов.

I- Ток, протекающий по цепи.

р- Внутреннее сопротивление цепи.

 

Следовательно, единицей измерения электродвижущей силы являются вольты. Электродвижущая сила (ЭДС) выражается как количество джоулей энергии, подаваемой источником, деленное на каждый кулон, чтобы позволить единице электрического заряда перемещаться по цепи. Математически это определяется как:

 

⇒ ε = Джоуль/Кулон

 

Следовательно, размеры ЭДС M1L2T-3I-1. это джоуль/кулон.

 

Пример:

Рассмотрим электрическую цепь с разностью потенциалов 7 В, силой тока 1 А и внутренним сопротивлением батареи 0,7 Ом. Вычислите ЭДС батареи.

Дано,

 

Разность потенциалов = V = 7 В

Ток в цепи = I = 1 А

Внутреннее сопротивление батареи = r = 0,7 Ом

 

⇒ E = I(R + r)

 

Где,

R — внешнее сопротивление электрической цепи.