Forca elektromotore matet në volt. Forca elektromotore

Në një nga temat e kaluara (kushtet për ekzistencën e një rryme elektrike), çështja e nevojës për një burim energjie për mirëmbajtjen afatgjatë të ekzistencës së një rryme elektrike tashmë është ngritur. Vetë rryma, natyrisht, mund të merret pa burime të tilla të energjisë. Për shembull, shkarkimi i një kondensatori kur një aparat fotografik pulson. Por një rrymë e tillë do të jetë tepër kalimtare (Fig. 1).

Figura: 1. Rryma afatshkurtër gjatë shkarkimit reciprok të dy elektroskopit të ngarkuar në mënyrë të kundërt ()

Forcat kulombë gjithmonë kërkojnë të bashkojnë ndryshe akuzat, duke përafruar kështu potencialet në të gjithë zinxhirin. Dhe, siç e dini, për praninë e një fushe dhe një rryme, kërkohet një ndryshim i mundshëm. Prandaj, nuk mund të bëhet pa ndonjë forcë tjetër që ndajnë akuzat dhe ruajnë diferencën e mundshme.

Përkufizimi. Forcat e jashtme - forca me origjinë jo elektrike, që synojnë shpërndarjen e ngarkesave.

Këto forca mund të jenë të një natyre tjetër në varësi të llojit të burimit. Në bateritë ato janë me origjinë kimike, në gjeneratorët elektrikë janë magnetike. Janë ata që sigurojnë ekzistencën e rrymës, që nga puna forcat elektrike përgjatë një lak të mbyllur është gjithmonë zero.

Detyra e dytë e burimeve të energjisë, përveç ruajtjes së ndryshimit të mundshëm, është rimbushja e humbjeve të energjisë për shkak të përplasjeve të elektroneve me grimca të tjera, si rezultat i së cilës të parët humbin energjinë kinetike, dhe rritet energjia e brendshme e përcjellësit.

Forcat e jashtme brenda burimit kryejnë punë kundër forcave elektrike, duke përhapur ngarkesat në anët e kundërta me rrjedhën e tyre natyrore (ndërsa lëvizin në qarkun e jashtëm) (Fig. 2).

Figura: 2. Skema e veprimit të forcave të jashtme

Një analog i veprimit të një burimi të energjisë mund të konsiderohet një pompë uji që lejon ujin kundër rrjedhës së tij natyrore (nga poshtë lart, në apartamente). Në të kundërt, uji natyrshëm bie nën ndikimin e gravitetit, por për funksionimin e vazhdueshëm të furnizimit me ujë të banesës, funksionimi i vazhdueshëm i pompës është i nevojshëm.

Përkufizimi. Forca elektromotore - raporti i punës së forcave të jashtme për të lëvizur ngarkesën në madhësinë e kësaj ngarkese. Përcaktimi -:

Njësia e matjes:

Vendos EMF i një qarku të hapur dhe të mbyllur

Merrni parasysh qarkun vijues (Fig. 3):

Figura: 3

Me një çelës të hapur dhe një voltmetër ideal (rezistenca është pafundësisht e madhe), nuk do të ketë rrymë në qark, dhe vetëm puna për ndarjen e ngarkesave do të bëhet brenda qelizës galvanike. Në këtë rast, voltmetri do të tregojë vlerën EMF.

Kur çelësi është i mbyllur, një rrymë do të rrjedhë përmes qarkut, dhe voltmetri nuk do të tregojë më vlerën EMF, ai do të tregojë vlerën e tensionit, e njëjtë si në skajet e rezistencës. Me një lak të mbyllur:

Këtu: - voltazhi në qarkun e jashtëm (në telat e ngarkesës dhe furnizimit); - tension brenda qelizës galvanike.

Në mësimin tjetër, ne do të studiojmë Ligjin e Ohmit për një qark të plotë.

Bibliografi

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizikë ( një nivel themelor të) - M.: Mnemosina, 2012
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Klasa e fizikës 10. - M.: Ileksa, 2005
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fizika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

1. ens.tpu.ru ().
2. physbook.ru ().
3. elektrodinamika.narod.ru ().

Detyre shtepie

1. Cilat janë forcat e jashtme, cila është natyra e tyre?
2. Si lidhet voltazhi në polet e hapura të burimit aktual me EMF-në e tij?
3. Si transformohet dhe transmetohet energjia në të qark i mbyllur?
4. * EMF i baterisë së elektrik dore është 4,5 V. A do të digjet një llambë 4,5 V me shkëlqim të plotë nga kjo bateri? Pse

\u003e\u003e Fizika: Forca Elektromotore

Çdo burim i rrymës karakterizohet nga forca elektromotore, ose, me pak fjalë, EMF. Pra, në një bateri të rrumbullakët për një elektrik dore thotë: 1.5 V. Çfarë do të thotë kjo?
Lidhni dy topa metalikë që mbajnë ngarkesa të shenjave të kundërta me një përcjellës. Nën ndikimin fushe elektrike këto ngarkesa në dirigjent lindin elektricitet (fig. 15.7) Por kjo rrymë do të jetë jetëshkurtër. Akuzat shpejt neutralizojnë njëra-tjetrën, potencialet e topave do të bëhen të njëjta dhe fusha elektrike do të zhduket.
Forcat e jashtme. Në mënyrë që rryma të jetë konstante, është e nevojshme të mirëmbahet presion i vazhdueshëm midis topave. Kjo kërkon një pajisje ( burimi aktual), i cili do të lëvizte ngarkesat nga një top në tjetrin në drejtim të kundërt me drejtimin e forcave që veprojnë në këto ngarkesa nga fusha elektrike e topave. Në një pajisje të tillë, përveç forcave elektrike, ngarkesat me origjinë jo elektrostatike duhet të veprojnë me ngarkesa ( figura 15.8) Vetëm një fushë elektrike e grimcave të ngarkuara ( fusha e kulbonit) nuk është në gjendje të mbajë një rrymë konstante në qark.

Çdo forcë që vepron në grimca të ngarkuara elektrikisht, me përjashtim të forcave me origjinë elektrostatike (d.m.th., forcat e Kulombit), quhen forcat e jashtme.
Përfundim në lidhje me nevojën për forcat e jashtme për të mbajtur rrymë e vazhdueshme në zinxhir do të bëhet edhe më e qartë nëse i drejtohemi ligjit të ruajtjes së energjisë. Fusha elektrostatike është potenciale. Puna e kësaj fushe kur grimcat e ngarkuara lëvizin në të përgjatë një qark elektrik të mbyllur është e barabartë me zero. Kalimi i rrymës përmes përcjellësve shoqërohet me lëshimin e energjisë - përcjellësi nxehet. Prandaj, duhet të ketë një lloj burimi energjie në qark për ta furnizuar atë në qark. Përveç forcave të Kulombit, në të duhet të veprojnë forca jo potenciale. Puna e këtyre forcave përgjatë një lak të mbyllur duhet të jetë jo zero. Inshtë në procesin e kryerjes së punës nga këto forca që grimcat e ngarkuara marrin energji brenda burimit të rrymës dhe pastaj ua japin atë përçuesve të qarkut elektrik.
Forcat e jashtme venë në lëvizje grimca të ngarkuara brenda të gjitha burimeve aktuale: në gjeneratorë në termocentrale, në qeliza galvanike, bateri, etj.
Kur një qark është i mbyllur, krijohet një fushë elektrike në të gjithë përcjellësit e qarkut. Brenda burimit aktual, akuzat lëvizin nën veprim forcat e jashtme kundër forcave të Kulombit (elektronet nga një elektrodë me ngarkesë pozitive në një negative), dhe në qarkun e jashtëm ato vihen në lëvizje nga një fushë elektrike (shih. figura 15.8).
Natyra e forcave të jashtme. Natyra e forcave të jashtme mund të jetë e larmishme. Në gjeneratorët e termocentraleve, forcat e jashtme janë forca që veprojnë nga fushë magnetike në elektron në një përcjellës lëvizës.
Në një qelizë galvanike, siç është një qelizë Volta, veprojnë forca kimike. Qeliza Volta përbëhet nga elektroda të zinkut dhe bakrit të vendosura në një tretësirë \u200b\u200btë acidit sulfurik. Forcat kimike bëjnë që zinku të tretet në acid. Jonet e zinkut të ngarkuara pozitivisht kalojnë në tretësirë \u200b\u200bdhe vetë elektroda e zinkut ngarkohet negativisht. (Bakri tretet shumë pak në acidin sulfurik.) Shfaqet një ndryshim potencial midis elektrodave të zinkut dhe bakrit, i cili përcakton rrymën në një qark elektrik të mbyllur.
Veprimi i forcave të jashtme karakterizohet nga një e rëndësishme madhësia fizikei thirrur forca elektromotore (shkurtuar EMF).
Forca elektromotore e burimit aktual është e barabartë me raportin e punës së forcave të jashtme kur ngarkesa lëviz përgjatë një lak të mbyllur me vlerën e kësaj ngarkese:

Forca elektromotore, si voltazhi, shprehet në volt.
Ju gjithashtu mund të flisni për forcën elektromotore në çdo pjesë të qarkut. Kjo është puna specifike e forcave të jashtme (puna për të lëvizur një ngarkesë njësie) jo në të gjithë qarkun, por vetëm në këtë zonë. Forca elektromotore e një qelize galvanike është një madhësi që është numerikisht e barabartë me punën e forcave të jashtme kur lëviz një njësi ngarkesë pozitive brenda elementit nga një pol në tjetrin. Puna e forcave të jashtme nuk mund të shprehet përmes ndryshimit të mundshëm, pasi që forcat e jashtme janë jo potenciale dhe puna e tyre varet nga forma e trajektores së lëvizjes së ngarkesave. Kështu, për shembull, puna e forcave të jashtme kur ngarkesa lëviz midis terminaleve të burimit aktual jashtë burimit është zero.
Tani e dini se çfarë është EMF. Nëse bateria lexon 1.5 V, atëherë kjo do të thotë që forcat e jashtme (kimike në këtë rast) bëjnë punën e 1.5 J kur lëvizin një ngarkesë prej 1 C nga një pol i baterisë në tjetrin. Një rrymë e drejtpërdrejtë nuk mund të ekzistojë në një qark të mbyllur nëse forcat e jashtme nuk veprojnë në të, domethënë nuk ka EMF.

???
1. Pse fusha elektrike e grimcave të ngarkuara (fusha Coulomb) nuk është në gjendje të mbajë një rrymë elektrike konstante në qark?
2. Cilat forca zakonisht quhen jashtë?
3. Çfarë quhet forcë elektromotore?

G.Y. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky, Klasa e Fizikës 10

Biblioteka në internet me libra shkollorë dhe libra për fizikën, plane mësimore për të gjitha lëndët, detyra në fizikë për klasën e 10-të

Përmbajtja e mësimit skica e mësimit kornizë mbështetëse prezantimi i orës së mësimit metodat përshpejtuese teknologjitë interaktive Praktikoni detyra dhe ushtrime seminare vetë-testuese, trajnime, raste, kërkime pyetje diskutimi për detyrat e shtëpisë pyetje retorike nga studentët Ilustrime audio, klipe video dhe multimedia foto, fotografi tabela, tavolina, skema humor, shaka, argëtim, shëmbëlltyra komike, thënie, fjalëkryqe, citate Shtesa abstrakte artikuj këshilla për fletët kurioze të mashtrimit tekstet e fjalorit bazë dhe shtesë të termave të tjerë Përmirësimi i teksteve dhe mësimeve rregullimet e defekteve në tutorial azhurnimi i një fragmenti në tekstet e elementeve të inovacionit në orë mësimore duke zëvendësuar njohuritë e vjetruara me të reja Vetëm për mësuesit mësime perfekte plani kalendarik për vitin udhëzimet axhenda e diskutimit Mësime të integruara

Nëse keni ndonjë korrigjim ose sugjerim për këtë orë mësimore,

Forca elektromotore (abbr - EMF) - një vlerë që karakterizon burimin e energjisë në një qark elektrik, e nevojshme për të mbajtur një rrymë elektrike në të. EMF numerikisht e barabartë me punën e lëvizjes së një ngarkese të vetme pozitive përgjatë një qarku të mbyllur. Plot EMF në një qark të rrymës së drejtpërdrejtë është i barabartë me ndryshimin e mundshëm në skajet e një qarku të hapur. EMF induksioni krijohet nga një fushë elektrike vorbull e gjeneruar nga një fushë magnetike alternative. Në sistemin SI matet në volt.

Forcat e mundshme të fushës elektrostatike (ose të palëvizshme) nuk mund të mbajnë një rrymë konstante në qark, pasi puna e këtyre forcave në një rrugë të mbyllur është zero. Kalimi i rrymës përmes përcjellësve shoqërohet me lëshimin e energjisë - ngrohja e përcjellësve. Forcat e jashtme venë në lëvizje grimca të ngarkuara brenda burimeve aktuale: gjeneratorë, qeliza galvanike, bateri, etj. Origjina e forcave të jashtme mund të jetë e ndryshme. Në gjeneratorë, forcat e jashtme janë forca nga ana e një fushe elektrike vorbull që ndodh kur fusha magnetike ndryshon me kohën, ose forca Lorentz që vepron nga ana e fushës magnetike në elektronet në një dirigjent në lëvizje; në qelizat galvanike dhe bateritë - këto janë forca kimike, etj. EMF përcakton rrymën në qark në një rezistencë të caktuar. EMF matet, si voltazhi, në volt.

Burimet

• Kallashnikov S.G. Elektricitet. - botimi i 4-të .. - M.: 1977.
• Tamm I.E. Bazat e teorisë së energjisë elektrike. - ed. 9 - M.: 1976

Forca elektromotore (emf; ε) është një vlerë që karakterizon burimin e energjisë të një natyre jo elektrostatike në një qark elektrik, e nevojshme për të mbajtur një rrymë elektrike në të. Forcat e mundshme të fushës elektrostatike (ose stacionare) nuk mund të mbajnë një rrymë konstante në qark. Për të mbajtur një rrymë të vazhdueshme në qark, nevojitet ose një gjenerator i rrymës elektrike, i cili siguron veprimin e forcave të jashtme. Forcat e jashtme janë me origjinë jo elektrostatike dhe veprojnë brenda burimeve aktuale (gjeneratorë, qeliza galvanike, bateri, etj.), Duke krijuar një ndryshim të mundshëm midis skajeve të pjesës tjetër të qarkut dhe duke vendosur në lëvizje grimcat e ngarkuara brenda burimeve aktuale.

Që kur lëviz ngarkesa elektrike në një qark të mbyllur, puna e bërë nga forcat elektrostatike është zero, atëherë ngarkesa lëviz vetëm nën veprimin e forcave të jashtme. Prandaj, forca elektromotore e burimit aktual do të jetë numerikisht e barabartë me punën e forcave të jashtme A në burimet e konstante ose rryma alternative mbi lëvizjen e një ngarkese të vetme pozitive Q përgjatë një qarku të mbyllur. EMF që vepron në qark përcaktohet si qarkullimi i vektorit të tensionit të forcave të jashtme.

Origjina e forcave të jashtme mund të jetë e ndryshme. Si një masë e forcës elektromotore që vepron në gjenerator, merret diferenca e mundshme e krijuar në terminalet e një gjeneratori të hapur. Një burim i njëjtë i rrymës, në varësi të fuqisë së rrymës së marrë, mund të ketë tension të ndryshëm në elektroda. Burimet aktuale - bateritë, termoçiftet, gjeneratorët elektrikë - përfundojnë njëkohësisht qarkun elektrik. Rryma rrjedh përmes pjesës së jashtme të qarkut - përcjellësit dhe përmes pjesës së brendshme - burimit aktual. Burimi aktual ka dy pole: pozitiv (me potencial më të lartë) dhe negativ (me potencial më të ulët). Forcat e jashtme, natyra e të cilave mund të jetë e ndryshme (kimike, mekanike, termike), ndajnë ngarkesat në burimin aktual. EMF i plotë në një qark të rrymës së drejtpërdrejtë (maksimumi i këtyre tensioneve ekzistuese me një qark të hapur) është i barabartë me diferencën e mundshme në skajet e një qarku të hapur dhe tregon EMF të burimit.

EMF përcakton rrymën në qark në një rezistencë të caktuar (ligji i Ohmit). EMF matet, si voltazhi, në volt. Për të mbajtur një rrymë elektrike të vazhdueshme, përdoren gjeneratorë, të cilët janë një burim i forcës elektromotore. Në gjeneratorë, forcat e jashtme janë forca nga ana e një fushe elektrike vorbull që ndodh kur fusha magnetike ndryshon me kohën, ose forca Lorentz që vepron nga ana e fushës magnetike në elektronet në një dirigjent në lëvizje; në qelizat galvanike dhe bateritë, këto janë forca kimike.

Dhe cila është marrëdhënia e saj me parametrat e tjerë. Ne menjëherë vërejmë, përkundër faktit se në jetën e përditshme ne të gjithë përdorim me sukses pajisje elektrike, shumë ligje janë nxjerrë në mënyrë empirike dhe merret si aksiomë. Kjo është një nga arsyet e ndërlikimit të panevojshëm të përkufizimeve. Për fat të keq, edhe forca elektromotore, kjo bazë e inxhinierisë elektrike, ndriçohet në mënyrë të tillë që është mjaft e vështirë për një person që nuk është i njohur me energjinë elektrike të kuptojë asgjë. Le ta shpjegojmë këtë çështje me ndihmën e termave dhe shembujve të kuptueshëm.

Lëvizja drejtuese e grimcave të ngarkuara në një përcjellës quhet "rrymë elektrike". Siç e dini, të gjitha objektet në botën tonë materiale janë të përbërë nga atome. Për të thjeshtuar të kuptuarit, mund të supozojmë se secili atom përfaqësohet në formën e një milion herë bërthamë më të vogël në qendër, dhe elektronet rrotullohen në orbita rrethore në distanca të ndryshme prej tij.

Një forcë elektromotore gjenerohet nga ndonjë ndikim i jashtëm në një përcjellës që formon një lak të mbyllur dhe Ndikimi "rrëzon" elektronet e valencës nga orbitat e tyre në atome, prandaj formohen elektronet e lira dhe jonet e ngarkuara pozitivisht.

Forca elektromotore është e nevojshme në mënyrë që të "detyrojë" ngarkesat që vazhdimisht të lëvizin përgjatë përcjellësit dhe elementeve të qarkut në një drejtim të caktuar. Pa të, rryma shuhet pothuajse menjëherë. Për të kuptuar se cila është forca elektromotore, krahasimi i energjisë elektrike me ujin do të lejojë. Një seksion tub i drejtë është një përcjellës. Në të dy anët, ajo del në rezervuarë. Për sa kohë që nivelet e ujit në rezervuarë janë të barabarta dhe nuk ka pjerrësi, lëngu në tub është i palëvizshëm.

Natyrisht, ju mund ta bëni atë të lëvizë në tre mënyra: të krijoni një ndryshim në lartësi (pjerrësia ose sasia e lëngut në rezervuarë) ose ta pomponi me forcë. Një pikë e rëndësishme: nëse flasim për ndryshimin e lartësisë, atëherë kjo do të thotë tension. Për EMF, megjithatë, lëvizja është "e detyruar", pasi forcat e jashtme që ushtrojnë ndikim janë jo potenciale.

Çdo burim i rrymës elektrike ka një EMF - vetë forca që mbështet lëvizjen e grimcave të ngarkuara (në analogjinë e dhënë, bën që uji të lëvizë). Matur në volt. Emri flet vetë: EMF karakterizon punën e forcave të jashtme të aplikuara në një seksion të qarkut që lëvizin çdo ngarkesë njësie nga një pol në tjetrin (midis terminaleve). Numshtë numerikisht e barabartë me raportin e punës së forcave të jashtme të aplikuara me vlerën e ngarkesës së lëvizur.

Indirekt, nevoja për burim EMF mund të rrjedhin nga ligji i ruajtjes së energjisë dhe vetitë e një përcjellësi me një rrymë. Në një qark të mbyllur, puna e fushës për të lëvizur ngarkesat është zero. Sidoqoftë, dirigjenti nxehet (dhe aq më shumë më aktuale kalon përmes tij në një njësi të kohës). Përfundim: një pjesë e energjisë së jashtme duhet të jetë e pranishme në qark. Forcat e jashtme të treguara janë fusha magnetike në gjeneratorë, e cila ngacmon vazhdimisht elektronet; energji reaksione kimike në bateri.

Forca elektromotore e induksionit u zbulua për herë të parë eksperimentalisht në 1831. Ai zbuloi se një rrymë elektrike lind në një përcjellës të shpuar nga linjat e intensitetit të një fushe magnetike në ndryshim. Efekti në terren informon elektronet e jashtme në atome, energjia që u mungon, si rezultat i së cilës ato prishen dhe fillojnë të lëvizin (shfaqet rryma). Sigurisht, nuk ka lëvizje të drejtpërdrejtë të grimcave (si mund të mos kujtojmë relativitetin e aksiomave të inxhinierisë elektrike). Përkundrazi, ekziston një shkëmbim grimcash midis atomeve të afërt.

Forca elektromotore e zhvilluar është një karakteristikë e brendshme e çdo burimi energjie.