Функции эдс – Подробно про электродвижущие силы (ЭДС), реальный и идеальный источники ЭДС, трехфазные цепи / Школа электрика / Коллективный блог

Электродвижущая сила и её виды

В физике такое понятие, как электродвижущая сила (сокращенно – ЭДС) используется в качестве основной энергетической характеристики источников тока.

Электродвижущая сила ( ЭДС )

 

 

Электродвижущая сила (ЭДС) – способность источника энергии создавать и поддерживать на зажимах разность потенциалов.

ЭДС – измеряется в Вольтах

E = 1в

Напряжение на зажимах источника всегда меньше ЭДС на величину падения напряжения.

Электродвижущая сила

 

 

E = UR0 + URH

URH = E – UR0

URH – напряжение на зажимах источника. Измеряется при замкнутой внешней цепи.

Е ЭДС – измеряется на заводе изготовителе.

Электродвижущая сила (ЭДС) представляет собой физическую величину, которая равна частному от деления той работы, которая при перемещении электрического заряда совершается сторонними силами в условиях замкнутой цепи, к самому этому заряду.

Следует заметить, что электродвижущая сила в источнике тока возникает и при отсутствии самого тока, то есть тогда, когда цепь является разомкнутой. Такую ситуацию принято именовать «холостым ходом», а сама величина ЭДС при ней равняется разнице тех потенциалов, которые имеются на зажимах источника тока.

Химическая электродвижущая сила

Химическая электродвижущая сила наличествует в аккумуляторах, гальванических батареях при протекании коррозионных процессов. В зависимости от того, на каком именно принципе построена работа того или иного источника питания, они именуются либо аккумуляторами, либо гальваническими элементами.

Одной из основных отличительных характеристик гальванических элементов является то, что эти источники тока являются, так сказать, одноразовыми. При их функционировании те активные вещества, благодаря которым выделяется электрическая энергия, в результате протекания химических реакций распадаются практически полностью. Именно поэтому если гальванический элемент разряжен полностью, то в качестве источника тока использовать его далее невозможно.

В отличие от гальванических элементов аккумуляторы предполагают многократное использование. Это возможно потому, что те химические реакции, которые в них протекают, имеют обратимый характер.

Электромагнитная электродвижущая сила

Электромагнитная ЭДС возникает при функционировании таких устройств, как динамо-машины, электродвигатели, дроссели, трансформаторы и т.п.

Суть ее состоит в следующем: при помещении проводников в магнитное поле и их перемещении в нем таким образом, чтобы происходило пересечение магнитных силовых линий, происходит наведение ЭДС. Если цепь замкнута, то в ней возникает электрический ток.

В физике описанное выше явление называется электромагнитной индукцией. Электродвижущую силу, которая при этом индуктируется, именуют ЭДС индукции.

Следует заметить, что наведение ЭДС индукции происходит не только в тех случаях, когда в магнитном поле проводник перемещается, но и тогда, когда он остается неподвижным, но при этом осуществляется изменение величины самого магнитного поля.

Фотоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда наличествует или внешний, или внутренний фотоэффект.

В физике под фотоэффектом (фотоэлектрическим эффектом) подразумевается та группа явлений, которая возникает тогда, когда на вещество воздействует свет, и при этом в нем происходит эмиссия электронов. Это называют внешним фотоэффектом. Если же при этом появляется электродвижущая сила или изменяется электропроводимость вещества, то говорят о внутреннем фотоэффекте.

Сейчас и внешний, и внутренний фотоэффекты очень широко используются для проектирования и производства огромного количества таких приемников светового излучения, которые преобразуют световые сигналы в электрические. Все эти устройства называются фотоэлементами и используются как в технике, так и при проведении разнообразных научных исследований. В частности, именно фотоэлементы используются для того, чтобы производить наиболее объективные оптические измерения.

Электростатическая движущая сила

Что касается этого типа электродвижущей силы, то она, к примеру, возникает при механическом трении, возникающем в электрофорных агрегатах (специальных лабораторных демонстрационных и вспомогательных приборах), она же имеет место быть и в грозовых облаках.

Генераторы Вимшурста (это еще одно название электрофорных машин) для своего функционирования используют такое явление, как электростатическая индукция. При их работе электрические заряды накапливаются на полюсах, в лейденских банках, причем разность потенциалов может достигать очень солидных величин (до нескольких сотен тысяч вольт).

Природа статического электричества заключается в том, что оно возникает тогда, когда из-за потери или приобретения электронов нарушается внутримолекулярное или внутриатомное равновесие.

Пьезоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда происходит или сдавливание, или растяжение веществ, называемых пьезоэлектриками. Они широко используются в таких конструкциях, как пьезодатчики, кварцевых генераторах, гидрофонах и некоторых другиех.

Именно пьезоэлектрический эффект положен в основу работы пьезоэлектрических датчиков. Сами они относятся к датчикам так называемого генераторного типа. В них входной величиной является прилагаемая сила, а выходной – количество электричества.

Что касается таких устройств, как гидрофоны, то в основу их функционирования заложен принцип так называемого прямого пьезоэлектрического эффекта, который имеют пьезокерамические материалы. Суть его состоит в том, что если на поверхность этих материалов оказывается звуковое давление, то на их электродах возникает разность потенциалов. При этом она пропорциональна величине звукового давления.

Одной из основных сфер применения пьезоэлектрических материалов является производство кварцевых генераторов, имеющих в своей конструкции кварцевые резонаторы. Предназначены такие устройства для того, чтобы получать колебания строго фиксированной частоты, которые стабильны как по времени, так и при изменении температуры, а также имеют совсем невысокий уровень фазовых шумов.

Термоионная электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда с поверхности разогретых электродов происходит термоэмиссия заряженных частиц. Термоионная эмиссия на практике применяется достаточно широко, например, на ней основана работа практически всех радиоламп.

Термоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность ЭДС возникает тогда, когда на различных концах разнородных проводников или же просто на различных участках цепи температура распределяется очень неоднородно.

Термоэлектрическая электродвижущая сила используется в таких устройствах, как пирометры, термопары и холодильные машины. Датчики, работа которых основана на этом явлении, называются термоэлектрическими, и являются, по сути дела, термопарами, состоящими из спаянных между собой электродов, изготовленных из разных металлов. Когда эти элементы или нагреваются, или охлаждаются, между ними возникает ЭДС, которая по своей величине пропорциональна изменению температуры.

selectelement.ru

Что такое эдс — формула и применение

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.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

elektro.guru

Активные элементы (источники тока, источники эдс)

Идеальный
источник ЭДС –
это активный элемент,
напряжение на зажимах которого не
зависит от величины тока, проходящего
через источник. Внутренне сопротивление
такого источника тока равно нулю, поэтому
напряжение на зажимах источника равно
напряжению источника.
(
рис.4)
Если зажимы идеального источника
замкнуть накоротко, то ток (теоретически)
должен быть б/бэто
источник бесконечной мощности. Реальный
источник ЭДС конечной мощности
изображается в виде идеального источника
ЭДС с последовательно подключенным к
нему пассивным элементом. Напряжение
на зажимах реального источника меньше
ЭДС на величину падения напряжения на
пассивном элементеu(t)=e(t)-ir
(рис.5)

Идеальный
источник тока –
это активный элемент,
ток которого не зависит от напряжения
на его зажимах. Внутренне сопротивление
такого источника б/бэто источник бесконечной мощности.(рис.6)Реальный источник тока конечной мощности
изображается в виде идеального источника
тока с параллельно подключенным к его
зажимам пассивным элементом:
(
рис.7)

2. Основные законы электрических цепей

Первый закон
Кирхгофа:
Алгебраическая сумма токов
в узле электрической цепи равна нулю.

ik=0
Алгебраическая сумма в том смысле, что
токи, направленные к узлу берутся с
одним знаком, а выходящие с другим
знаком. ( первый закон Кирхгофа справедлив
и для контуров)

Сумма токов,
входящих в контур, равна
сумме токов, выходящих из него.(рис.8,9)

Второй закон
Кирхгофа:
Алгебраическая сумма ЭДС
в любом контуре цепи равна алгебраической
сумме напряжений на элементах этого
контура. При составлении уравнения по
второму закону Кирхгофа задаемся
направлением обхода контура и направлениями
напряжений на ЭДС и напряжения, совпадающие
с направлением обхода, берутся со знаком
плюс, а не совпадающие берутся со знаком
минусe2-e1=u1+u2-u3-u4 Выразим
напряжения через токи:
e2-e1=r1i1+l(di2/dt) — 1/ci3dt
– r2i3 (запись второго закона Кирхгофа
в дифференциальной форме )
(
рис.10)

3. Цепи однофазного синусоидального тока.

В таких цепях
мгновенные значения всех ЭДС, токов и
напряжений являются синусоидальными
формулами времени с одной частотой u=Um
sin(t+)=Um
sin((2/T)t+)

Um — амплитуда напряжения
(maxзначение)

t+
— фаза (измеряется в рад или)

 — начальная фаза
( приt=0)

=2f
— угловая частота

f — частота ([f]=Гц)

f=2/T, где T-период ([Т]=с)

Синусоидальная функция однозначно
определяется тремя величинами: амплитудой,
фазой и начальной фазой.

Среднее и действующее значение синусоидальной функции.

Под
средним значением синусоидальной
функции будем понимать ее среднее
значение за положительный полупериод
fср=1/Tfdt
Uср=1/(T/2)Um
sintdt=2Um/Tsintdt=
-2Um/(T)cost
=-Um/(cos-1)=2Um/
Учитывая, что
=2/Tполучили: Uср=2Um/

Действующее
значение функции
, например напряжения
равно: U=1/Tu2/dt
= 1/TUm2sin2(t+)dt
= Um2/2T(1-cos2t)dt
=Um2/2T[t
-(1/2)sin
T
=Um/2

U=Um/2

4.Синусоидальный ток в сопротивлении.

Если к
действующему значению u=Umsintподвести, то ток будет равен:
i=u/r=(Um/r)sint=Imsint
(1) Из выражения (1) следует:

  1. Ток и напряжение
    находятся в фазе (имеют одинаковые
    фазы)

  2. Амплитудные значения
    тока и напряжения (а значит и действующие
    ) связаны законом Ома.

Графический
иллюстрацией является векторная
диаграмма:
(
рис.11)

Pr=ui=UmImsin2(t)=UmIm/2
(1 – cos2t)=UI(1-cos2t)
=u
— i
=0

Среднее
значение мощности за период
(активная
мощность):P=1/TPrdtучитывая, что =2/Tсамостоятельно показать, что:
P=UI

P=1/TPrdt=1/TUI(1
– cos2t)dt=UI/T(1
– cos2t)dt

Синусоидальный
ток в индуктивности.

Допустим, что через
индуктивность протекает синусоидальный
ток i=Im sintнапряжение на индуктивности
равно: u=L(di/dt)=Lim
cost=Um=Um
sin(t+/2)
(2)

Из выражения (2) следует:

Напряжение на индуктивности
опережает ток через индуктивность на
угол /2На
графике макс. напряжение сдвинуто,
относительно макс. тока влево на угол
/2. Амплитуда и действующее значение тока
и напряжения связаны соотношением,
аналогичным закону Ома:
Um=Lim=xLIm
величинаxL=L
имеющая размерность сопротивления
называется индуктивным сопротивлением.
Величина bL=1/xL=1/Lназывается индуктивной проводимостью

Изобразим
векторную диаграмму для тока через
индуктивность и напряжения через
индуктивность. =u
— i=/2
(рис.12)

Мгновенная мощность,
поступающая в индуктивность равна:

Pl=ui=UmImsintcost=(UmIm/2)sint=Iusin2t
Средняя за период мощность равна
нулю.

Энергия магнитного поля
в индуктивности равна:
L=Li2/2=Lim2sin2(t)/2=Lim2/4(1-cos2t)=
LI2/2(1 – cos2t)
Энергия смещается периодически с
двойной угловой частотой
0LLIm2Поступая от источника энергия
запасается в магнитном поле индуктивности,
затем возвращается к источнику при
исчезновении поля.

studfiles.net

Электродвижущая сила — Класс!ная физика

Электродвижущая сила

«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 (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

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 сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во внешней цепи их приводит в движение электрическое поле (см. рис. 15.9, б).

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.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

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»

class-fizika.ru

Что такое ЭДС (электродвижущая сила) — объяснение и описание

Когда родилось понятие «электрон», люди сразу связали его с определенной работой. Электрон – это по-гречески «янтарь». То, что грекам для того, чтобы найти этот бесполезный, в общем-то, магический камушек, надо было довольно далеко проехать на север — такие усилия тут, в общем-то, не в счет. А вот стоило проделать некоторую работу — руками по натиранию камушка о шерстяную сухую тряпочку — и он приобретал новые свойства. Это знали все. Натереть просто так, ради сугубо бескорыстного интереса, чтобы понаблюдать, как теперь к «электрону» начинает притягиваться мелкий мусор: пылинки, шерстинки, ниточки, перышки. В дальнейшем, когда появился целый класс явлений, объединенных потом в понятие «электричество», работа, которую надо обязательно затратить, не давала людям покоя. Раз нужно затратить, чтобы получился фокус с пылинками — значит, хорошо бы эту работу как-то сохранить, накопить, а потом и получить обратно.


Иллюстрация 1

Таким образом из все более усложнявшихся фокусов с разными материалами и философских рассуждений и научились эту магическую силу собирать в баночку. А потом сделать и так, чтобы она из баночки постепенно высвобождалась, вызывая действия, которые стало уже можно ощутить, а очень скоро и померить. И померили настолько остроумно, имея всего-то пару шелковых шариков или палочек и пружинные крутильные весы, что и теперь мы вполне серьезно пользуемся все теми же формулами для расчетов электрических цепей, которые уже пронизали теперь всю планету, бесконечно сложных, сравнительно с теми первыми приспособлениями.

 
Иллюстрация 2

А название этого могучего джинна, сидящего в баночке, так до сих пор и содержит восторг давних открывателей: «Электродвижущая сила». Но только сила эта — совсем не электрическая. А наоборот, посторонняя страшная сила, заставляющая электрические заряды двигаться «против воли», то есть преодолевая взаимное отталкивание, и собираться где-то с одной стороны. От этого получается разность потенциалов. Ее и можно использовать, пустив заряды другим путем. Где их «не сторожит» эта страшная ЭДС. И заставить, тем самым, выполнить некоторую работу.

Принцип работы

ЭДС — это сила самой разной природы, хотя измеряется она в вольтах:

Схема простейшего прибора

  • Химической. Происходит от процессов химического замещения ионов одних металлов ионами других (более активных). В результате образуются лишние электроны, стремящиеся «спастись» на краю ближайшего проводника. Такой процесс бывает обратимым или необратимым. Обратимый — в аккумуляторах. Их можно зарядить, вернув заряженные ионы обратно в раствор, отчего он приобретет больше, например, кислотности (в кислотных аккумуляторах). Кислотность электролита и есть причина ЭДС аккумулятора, работает непрерывно, пока раствор не станет абсолютно нейтральным химически.

Аккумуляторная батарея в разрезе      
Схематическое изображение аккумуляторной батареи

  • Магнитодинамической. Возникает при воздействии на проводник, некоторым образом ориентированный в пространстве, изменяющегося магнитного поля. Или от магнита, движущегося относительно проводника, или от движения проводника относительно магнитного поля. Электроны в этом случае тоже стремятся двигаться в проводнике, что позволяет их улавливать и помещать на выходные контакты устройства, создавая разность потенциалов.

Работа фотоэлемента  
Электрогенератор

  • Электромагнитной. Переменное магнитное поле создается в магнитном материале переменным электрическим напряжением первичной обмотки. Во вторичной обмотке возникает движение электронов, а значит и напряжение, пропорциональное напряжению в первичной обмотке. Значком ЭДС трансформаторы могут обозначаться в схемах эквивалентного замещения.

Схема работы трансформатора

  • Фотоэлектрической. Свет, попадая на некоторые проводящие материалы, способен выбивать электроны, то есть делать их свободными. Создается избыток этих частиц, отчего лишние выталкиваются к одному из электродов (аноду). Возникает напряжение, которое и способно породить электрический ток. Такие приборы называются фотоэлементами. Первоначально были придуманы вакуумные фотоэлементы, в которых электроды были установлены в колбе с вакуумом. Электроны в этом случае выталкивались за пределы металлической пластинки (катод), а улавливались другим электродом (анод). Такие фотоэлементы нашли применение в датчиках света. С изобретением же более практичных полупроводниковых фотоэлементов стало возможным создавать из них мощные батареи, чтобы суммированием электродвижущей силы каждого из них вырабатывать существенное напряжение.


Схема работы солнечной батареи

  • Теплоэлектрической. Если два разных металла или полупроводника спаять в одной точке, а потом в эту точку доставить тепло, например, свечи, то на противоположных концах пары металлов (термопары) возникает разница в плотностях электронного газа. Эта разница может накапливаться, если соединить термопары последовательной цепочкой, подобно соединению гальванических элементов в батарее или отдельных фотоэлементов в солнечной батарее. ТермоЭДС используется в очень точных датчиках температуры. С этим явлением связано несколько эффектов (Пельтье, Томсона, Зеебека), которые успешно исследуются. Фактом является то, что теплота способна непосредственно превратиться в электродвижущую силу, то есть напряжение.

Схема работы тепловой батареи

  • Электростатической. Такие источники ЭДС были придуманы практически одновременно с гальваническими элементами или даже раньше (если считать натирание янтаря шелком нормальным производством ЭДС). Они еще называются электрофорными машинами, или, по имени изобретателя, генераторами Вимшурста. Хотя Вимшурст создал внятное техническое решение, позволяющее снятый потенциал накапливать в лейденской банке — первом конденсаторе (причем, хорошей емкости). Первой же электрофорной машиной можно считать огромный шар из серы, насаженный на ось, — аппарат магдебургского бургомистра Отто фон Герике в середине XVII века. Принцип работы — натирание легко электризующихся от трения материалов. Правда прогресс у фон Герике можно назвать, по поговорке, движимым ленью, когда нет охоты натирать янтарь или что-то другое вручную. Хотя, конечно, этому любознательному политику чего-чего, а фантазии и активности было не занимать. Вспомним хотя бы его же всем известный опыт с разрыванием двумя вереницами ослов (или мулов) шара без воздуха за цепи на два полушария.

Электрофорная машина

Электризация, как первоначально предполагали, происходит именно от «трения», то есть, натирая янтарь тряпкой, мы «срываем» с его поверхности электроны. Однако исследования показали, что здесь не так все просто. Оказывается, на поверхности диэлектриков всегда имеются неравномерности заряда, и к этим неравномерностям притягиваются ионы из воздуха. Образуется такая воздушно-ионная шуба, которую мы и повреждаем, натирая поверхность.

  • Термоэмиссионной. При нагревании металлов с их поверхности срываются электроны. В вакууме они достигают другого электрода и наводят там отрицательный потенциал. Очень перспективное сейчас направление. На рисунке приведена схема защиты гиперзвукового летательного аппарата от перегрева частей корпуса встречным потоком воздуха, причем термоэлектроны, испускаемые катодом (который при этом охлаждается — одновременное действие эффектов Пельтье и/или Томсона), достигают анода, наводя на нем заряд. Заряд, вернее, напряжение, которое равно полученной ЭДС, можно использовать в цепи потребления внутри аппарата.

Термоэмиссионный заряд

1 — катод, 2 — анод, 3, 4 — отводы катода и анода, 5 — потребитель

  • Пьезоэлектрической. Многие кристаллические диэлектрики, когда испытывают механическое давление на себя в каком-либо направлении, реагируют на него наведением разницы потенциалов между своими поверхностями. Эта разность зависит от приложенного давления, поэтому уже используется в датчиках давления. Пьезоэлектрические зажигалки для газовых плит не требуют никакого другого источника энергии — только нажатия пальцем на кнопочку. Известны попытки создания пьезоэлектрической системы зажигания в автомобилях на основе пьезокерамики, получающей давление от системы кулачков, связанных с главным валом двигателя. «Хорошие» пьезоэлектрики — у которых пропорциональность ЭДС от давления высоко точна — бывают очень тверды (например, кварц), при механическом давлении почти не деформируются.

  
Пьезоэлектрический элемент 
Схема пьезоэлектрического элемента

  • Однако долгое воздействие давлением на них вызывает их разрушение. В природе мощные слои каменных пород также являются пьезоэлектриками, давления земных толщ наводят громадные заряды на их поверхностях, что порождает в глубинах земли титанические бури и грозы. Однако, не все так страшно.Уже были разработаны и эластичные пьезоэлектрики, и даже уже началось изготовление на их основе (и на основе нанотехнологий) изделий, идущих на продажу.

То, что единицей измерения ЭДС является единица электрического напряжения, понятно. Так как самые разнородные механизмы, создающие электродвижущую силу источника тока, все преобразуют свои виды энергии в движение и накопление электронов, а это в конечном счете и приводит к появлению такого напряжения.

Ток, возникающий от ЭДС

Электродвижущая сила источника тока на то и движущая сила, что электроны от нее начинают двигаться, если замкнуть электрическую цепь. Их к этому принуждает ЭДС, пользуясь своей неэлектрической «половиной» природы, которая не зависит, все-таки, от половины, связанной с электронами. Так как считается, что ток в цепи течет от плюса к минусу (такое определение направления было сделано раньше, чем все узнали, что электрон — отрицательная частица), то внутри прибора с ЭДС ток делает движение завершающее — от минуса к плюсу. И всегда рисуют у знака ЭДС, куда направлена стрелочка – +. Только в обоих случаях — и внутри ЭДС источника тока, и снаружи, то есть в потребляющей цепи, — мы имеем дело с электрическим током со всеми его обязательными свойствами. В проводниках ток наталкивается на их сопротивление. И здесь, в первой половине цикла, имеем сопротивление нагрузки, во второй, внутренней, — сопротивление источника или внутреннее сопротивление.

Внутренний процесс работает не мгновенно (хотя очень быстро), а с определенной интенсивностью. Он совершает работу по доставке зарядов от минуса к плюсу, и это тоже встречает сопротивление…


Работа электрической батарейки

Сопротивление это двоякого рода.

  1. Внутреннее сопротивление работает против сил, разъединяющих заряды, оно имеет природу, «близкую» этим разъединяющим силам. По крайней мере, работает с ними в едином механизме. Например, кислота, отбирающая кислород у двуокиси свинца и замещающая его на ионы SO4-, определенно испытывает некоторое химическое сопротивление. И это как раз и проявляется как работа внутреннего сопротивления аккумулятора.
  2. Когда наружная (выходная) половина цепи не замкнута, появление все новых и новых электронов на одном из полюсов (и убывание их с другого полюса) вызывает усиление напряженности электростатического поля на полюсах аккумулятора и усиление отталкивания между электронами. Что позволяет системе «не идти вразнос» и остановиться на некотором состоянии насыщенности. Больше электронов из аккумулятора наружу не принимается. И это внешне выглядит как наличие постоянного электрического напряжения между клеммами аккумулятора, которое называется Uхх, напряжением холостого хода. И оно численно равно ЭДС — электродвижущей силе. Поэтому и единицей измерения ЭДС является вольт (в системе СИ).

Но если только подключить к аккумулятору нагрузку из проводников, имеющих отличное от нуля сопротивление, то немедленно потечет ток, сила которого определяется по закону Ома.  

Померить внутреннее сопротивление источника ЭДС, казалось бы, можно. Стоит включить в цепь амперметр и шунтировать (закоротить) внешнее сопротивление. Однако внутреннее сопротивление настолько низко, что аккумулятор начнет разряжаться катастрофически, вырабатывая огромное количество теплоты, как на внешних закороченных проводниках, так и во внутреннем пространстве источника.

Однако можно поступить иначе:

  1.  Измерить E (помним, напряжение холостого хода, единица измерения — вольт).
  2. Подключить в качестве нагрузки некоторый резистор и померить падение напряжения на нем. Вычислить ток I1.
  3. Вычислить значение внутреннего сопротивления источника ЭДС можно, воспользовавшись выражением для r  

Иллюстрация

Обычно способность аккумулятора выдавать электроэнергию оценивается его энергетической «емкостью» в амперчасах. Но интересно было бы посмотреть, какой максимальный ток он может вырабатывать. Несмотря на то, что, быть может, электродвижущая сила источника тока заставит его взорваться. Так как идея устроить на нем короткое замыкание показалась не очень заманчивой, можно вычислить эту величину чисто теоретически. ЭДС равно Uхх. Просто нужно дорисовать график зависимости падения напряжения на резисторе от тока (следовательно, и от сопротивления нагрузки) до точки, в которой сопротивление нагрузки будет равно нулю. Это точка Iкз, пересечения красной линии с линией координаты I, в которой напряжение U стало нулевым, а все напряжение E источника будет падать на внутреннее сопротивление.

Часто кажущие простыми основные понятия не всегда бывает можно понять без привлечения примеров и аналогий. Что такое электродвижущая сила, и как она работает, можно представить, только рассмотрев множество ее проявлений. А стоит рассмотреть определение ЭДС, как оно дается солидными источниками посредством умных академических слов — и все начинай с начала: электродвижущая сила источника тока. Или просто выбей на стене золотыми буквами:


Надпись

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Подробно про электродвижущие силы (ЭДС), реальный и идеальный источники ЭДС, трехфазные цепи / Школа электрика / Коллективный блог

Известный факт – одни тела могут нагреваться больше, другие меньше. Величину нагрева тела называют температурой. Точно так же, одни тела электрилизуются больше, чем другие. Величину электризации тела называют потенциалом тела или электрическим потенциалом.

Наэлектризованное тело – это тело, которому сообщили электрический заряд, то есть добавление некоторого количества электронов в случае, когда тело заряжают отрицательно, или же отнятие электронов, когда тело заряжают положительно. Таким образом тело получит определенную степень электризации (потенциал). Положительный потенциал приобретет положительно заряженное тело и наоборот, отрицательный потенциал приобретет отрицательно заряженное тело.

Разностью электрических потенциалов называют разность уровней электрических зарядов тел.

Необходимо учитывать, что разность потенциалов будет присутствовать между двумя одинаковыми одноименно заряженными телами, особенно когда одно тело больше, чем другое. Также разность потенциалов будет присутствовать между телами, если одно из них заряжено, а другое нет. Например, если мы возьмем абстрактное тело с некоторым потенциалом и изолируем его от земли, то разность потенциалов между землей (потенциал земли принимают равным нулю) и таким телом будет равной потенциалу тела. То есть, если тела имеют разные потенциалы, то между такими телами обязательно будет существовать разность потенциалов.

Вспомним из школьной программы известный пример электризации расчески, когда происходит трение о волосы – это и естьсоздание разности потенциалов между волосами человека и расческой. Во время трения расчески по волосам некоторые электроны переходят на расческу и заряжают ее отрицательно, а волосы теряют часть электронов и заряжаются положительно. Так создается разность потенциалов, которую можно привести к нулю прикоснувшись расческой к волосам, при этом можно услышать характерные щелчки, иллюстрирующие переход электронов обратно.

Получить разность потенциалов можно не только между двумя заряженными телами, но и между отдельными частями одного тела. Например, если воздействовать какой-либо внешней силой на свободные электроны, находящиеся в медной проволоке, и переместить их к одному из концов проволоки, то на другом конце обнаружится недостаток электронов, а между концами медной проволоки будет наблюдаться разность потенциалов. Как только воздействие внешней силы будет прекращено, сила притяжения разноименных зарядов вернет электроны к заряженному положительно концу проволоки, т.е. туда, где наблюдается недостаток электронов, что приведет к электрическому равновесию во всем куске проволоки.

Чтобы все время поддерживать электрический ток в проводнике, необходимо использовать внешние источники энергии для поддержания разности потенциалов на разных концах проводника. В качестве таких источников энергии используют источники электротока, у которых присутствует определенная электродвижущая сила, создающая и длительное время поддерживающая разность потенциалов на разных концах проводника.

Электродвижущую силу (ЭДС) обозначают буквой «Е», измеряют в вольтах (В, международное обозначение — V).»

Чтобы электрический ток протекал непрерывно, необходимо использовать электродвижущую силу в качестве источника электротока.

Первым из таких источников тока был «вольтов столб», состоящий из рядов цинковых и медных кругов, которые были проложены кожей, которую смачивали подкисленной водой. Это показывает, что один из способов получить электродвижущую силу — это когда некоторые из веществ взаимодействуют химически, таким образом превращая химическую энергию в электрическую. Источник тока, в котором создают электродвижущую силу описанным выше способом, называют химическим источником тока.

Сейчас в электроэнергетике и электротехнике широко применяют такие химические источники электротока как аккумуляторы, генераторы и гальванические элементы.

На электрических станциях устанавливают генераторы в качестве единственного источника тока, чтобы запитать электрической энергией промышленные предприятия, дать электрическое освещение в города, на электрические железные дороги, трамваи, метро, троллейбусы и т.д.

Электродвижущая сила действует одинаково как на химические источники электротока (аккумуляторы и элементы), так и на генераторы. Ее действие состоит в создании разности потенциалов на каждом из зажимов источника электротока и поддержании ее в течение длительного времени. Зажимы источника электротока называют полюсами. На одном из полюсов источника электротока всегда происходит нехватка электронов, т.е. такой полюс заряжен положительно (маркируется «+»), на другом полюсе происходит переизбыток электронов, т.е. этот полюс заряжен отрицательно (маркируется « — »).

Источники тока используют для запитывания электротоком всевозможных приборов, являющимися потребителями тока. С помощью проводников потребители тока присоединяют к полюсам источников тока, так что образуется замкнутая электрическая цепь. Разность потенциалов, устанавливаемая в замкнутой электроцепи между полюсами источника тока, называют напряжением и обозначают буквой «U». Единица измерения – вольт. Например, запись U=12 В означает, что напряжение источника электротока равняется 12 В.

Чтобы измерить напряжение или ЭДС используют вольтметр.

При необходимости провести измерения ЭДС или напряжения источника электротока вольтметр подключают напрямую к полюсам. При разомкнутой электрической цепи вольтметр будет показывать ЭДС источника электротока. При замкнутой цепи вольтметр покажет напряжение на каждом зажиме источника электротока. Источник тока всегда развивает ЭДС больше, чем напряжение на зажимах.

Простое видео, популярно поясняющее суть электродвижущей силы (ЭДС)

Трехфазные электроцепи

Частным случаем многофазных цепей являются трехфазные электрические цепи. Многофазные системы электроцепей состоят из нескольких однофазных электроцепей, причем в каждой из них протекают синусоидальные ЭДС одинаковых частот, которые создаются одним источником энергии и являются сдвинутыми по фазе на одинаковый угол по отношению друг к другу. Чтобы обозначить угол, который будет характеризовать стадии периодического процесса, или чтобы дать название однофазной цепи, которая входит в многофазную цепь, используют термин «фаза».

На практике используют многофазные симметричные системы, амплитудные значения ЭДС которых одинаковы, фазы сдвигаются по отношению друг к другу на угол m (число фаз). В электротехнике в основном применяют шести-, трех- и двухфазные цепи. Системы трехфазные нашли широкое практическое применение в электроэнергетике (рис. 1).

Трехфазными цепями принято называть три однофазные цепи, где происходит действие синусоидальных ЭДС одинаковой частоты, цепи сдвинуты по фазе на угол 2π/3. Источником в такой цепи выступает синхронный генератор (три его обмотки сдвинуты на угол 2π/3), где индуцируются три различных ЭДС, также сдвинутых на угол 2π/3. Рис. 2 схематично иллюстрирует трехфазный синхронный генератор.

Рис. 1. Схема трехфазного синхронного генератора. А, В, С — показывают начала обмоток, X, Y, Z — показывают концы обмоток.

В сердечнике статора располагают три аналогичные обмотки. Начала обмоток и их концы смещают на угол, равный 2π/3. ЭДС индуцируется магнитным полем, возбуждаемым постоянным током, который проходит по обмотке возбуждения. Синусоидальные ЭДС сдвигаются по фазе на угол, равный 2π/3, касательно друг друга.
Трехфазная система является симметричной системой. Обмотки статора в электрических схемах представляют так, как показано на рис. 2, а. Условным положительным направлением принимается направление обмотки от конца к началу. Рис. 2, б иллюстрирует, как изменяются мгновенные значения ЭДС для трехфазного генератора.

Рис. 2. Направление обмоток статора (а), изменение величин мгновенных значений для ЭДС (б)

Схемы векторных диаграмм для прямой и обратной последовательностей чередования фаз представлены на рис. 3, а, б.

Рис. 3. Прямая (а) и последовательная (б) последовательности чередования фаз

Последовательность фаз (порядок чередования) — последовательность, когда ЭДС становится одинаковых значений в фазных обмотках генератора. Например, когда ротор генератора вращается как на рис. 1, получаем последовательность фаз АВС, таким образом, происходит отставание ЭДС фазы В от ЭДС фазы А и т.д. Такую систему принято называть системой прямой последовательности. При изменении вращения ротора генератора в обратную сторону последовательность чередования фаз также изменится. Но последовательность чередования фаз не меняется в силу того, что роторы генераторов вращаются в одну сторону.

В практике используют прямую последовательность чередования фаз, от которой зависит направление вращения трехфазных двигателей. Если поменять местами две фазы двигателя, то возникнет обратная последовательность чередования фаз и вращение двигателя в обратную сторону. Обязательно нужно учитывать последовательность фаз во время параллельного включения трехфазных генераторов.

Рис. 4. Схема трехфазной цепи

Идеальные и реальные источники ЭДС

Формулой внешней характеристики ЭДС (1) является выражение зависимости напряжения на каждом из зажимов источника от величин нагрузки (ток источника задается нагрузкой). При этом напряжение на каждом из зажимов источника тока меньше ЭДС на значение величины падения напряжения, происходящего на внутреннем сопротивлении источника тока:

Данную формулу иллюстрирует диаграмма внешней характеристики ЭДС, которую строили по двум точкам — а) если =0 E=U и б) U=0 E=R0I (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма внешней характеристики ЭДС

Как видно из диаграммы, чем меньше внутреннее сопротивление источника ЭДС, тем выше напряжение на его зажимах.

В случае идеального источника ЭДС напряжение не будет зависеть от значения нагрузки, R0=0, U=E. Но анализ и расчет цепи источника электрической энергии не всегда является возможным представить в виде источника ЭДС. Представим ситуацию, когда значение внешнего сопротивления цепи будет значительно превышено значением внутреннего сопротивления источника, например, в электронике, в этом случае ток в цепи будет равен I=U/(R+R0) и практически не будет зависеть от сопротивления нагрузки при R0>>R, тогда источником тока будет выступать источник энергии. Для этого формулу (1) разделим на R0, получим формулу (2):

Формулу (2) можно проиллюстрировать схемой замещения (рис. 2), где . В данном случае получаем формулу (3):

R0=∞ у идеального источника. Реальный и идеальный источники тока имеют вольтамперные характеристики, представленные на рис. 6.

Рис. 6. Вольтамперные характеристики для идеального и реального источников тока

Если величины R и R0 не разграничены, то расчетным эквивалентом источника энергии принимают источник ЭДС или источник электротока. При использовании источника электротока формулу (3) применяют для вычисления падения напряжения.

Источник ЭДС является активным элементом цепи, у него присутствуют два вывода. Напряжение на выводах не будет зависеть от сопротивления используемой сети, т.е. напряжение на выводах не изменяется независимо от тока, создаваемого источником ЭДС.

Принято считать, что внутри источника ЭДС не присутствуют пассивные элементы (индуктивность, активное сопротивление, емкость), т.е. внутреннее сопротивление равно нулю. В пассивных элементах электроток идет от большего потенциала к меньшему потенциалу, а в источнике ЭДС этот процесс протекает наоборот. Внутренние силы источника выполняют работу по переносу заряда с отрицательного на положительный полюс.

Идеального источника ЭДС не существует, т.к. из закона Ома I=U/R видно, что короткое замыкание выводов нулевым сопротивлением вызывало бы бесконечно большую величину тока (если R=0, то получаем I=U/0).

В реальном источнике ЭДС обязательно есть внутреннее сопротивление, и короткое замыкание выводов при уменьшении величины напряжения на внутреннем сопротивлении будет уравновешивать ЭДС источника. Таким образом, ток короткого замыкания будет конечным.

Рис. 7 иллюстрирует схемы реального и идеального источников ЭДС. Здесь реальный источник обозначен источник ЭДС, у которого включено последовательное сопротивление. Значение его подбирают так, чтобы показать, как будет себя вести реальный источник. Величина внутреннего сопротивления обычно является ничтожно малой и в расчет не принимается, однако следует учитывать поставленную задачу и конкретную цепь.

Рис. 7. Идеальный (а) и реальный (б) источники ЭДС

Источник работает при следующих режимах:

А) Номинальный – на этот режим работы источник рассчитан производителем. В паспорте такого источника указаны номинальные величины — ток Iном и напряжение Uном (или номинальная мощность Pном).

Б) Холостой ход — внешнюю цепь отключают от источника, при этом ток источника равен нулю, а напряжением на зажимах является напряжение холостого хода U=Е (формула 1).

В) Короткое замыкание – в этом случае сопротивление внешней цепи равно нулю, а ток источника ограничен внутренним сопротивлением. Из формулы (1) получим I=IКВ=U/R0 при U=0. Чтобы уменьшить потери энергии в источнике R0должно быть равно нулю, а учитывая IКВ>>Iном, что недопустимо для источника.

Г) Согласованный – режим передачи от источника потребителю максимальной мощности, которую определяют с помощью параметров источника. Мощность нагрузки Р=I2R, при R=R0 получим Pmax=E2/4R0. При таком режиме КПД не превысит 50%, поэтому этот режим в промышленной электротехнике не применяют. Этот режим идеально подходит для слаботочных цепей в электронных устройствах

ВложениеРазмер
edc-01.JPG15.86 КБ
edc-02.JPG17.33 КБ
edc-03.JPG14.71 КБ
edc-04.JPG8.98 КБ
edc-05.JPG14.37 КБ
edc-06.JPG7.43 КБ
edc-07.JPG8.75 КБ

44kw.com

Эдс Википедия

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил, то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура[1][2].

По аналогии с напряжённостью электрического поля вводят понятие напряжённость сторонних сил E→ex{\displaystyle {\vec {E}}_{ex}}, под которой понимают векторную физическую величину, равную отношению сторонней силы, действующей на пробный электрический заряд к величине этого заряда. Тогда в замкнутом контуре L{\displaystyle L} ЭДС будет равна:

E=∮L⁡E→ex⋅dl→,{\displaystyle {\mathcal {E}}=\oint \limits _{L}{\vec {E}}_{ex}\cdot {\vec {dl}},}

где dl→{\displaystyle {\vec {dl}}} — элемент контура.

ЭДС так же, как и напряжение, в Международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах.
Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа 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. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами источника тока вне самого́ источника равна нулю.

ЭДС и закон Ома

Электродвижущая сила источника связана с электрическим током, протекающим в цепи, соотношениями закона Ома. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид[1]:

φ1−φ2+E=IR,{\displaystyle \varphi _{1}-\varphi _{2}+{\mathcal {E}}=IR,}

где φ1−φ2{\displaystyle \varphi _{1}-\varphi _{2}} — разность между значениями потенциала в начале и в конце участка цепи, I{\displaystyle I} — сила тока, текущего по участку, а R{\displaystyle R} — сопротивление участка.

Если точки 1 и 2 совпадают (цепь замкнута), то φ1−φ2=0{\displaystyle \varphi _{1}-\varphi _{2}=0} и предыдущая формула переходит в формулу закона Ома для замкнутой цепи[1]:

E=IR,{\displaystyle {\mathcal {E}}=IR,}

где теперь R{\displaystyle R} — полное сопротивление всей цепи.

В общем случае полное сопротивление цепи складывается из сопротивления внешнего по отношению к источнику тока участка цепи (Re{\displaystyle R_{e}}) и внутреннего сопротивления самого́ источника тока (r{\displaystyle r}). С учётом этого следует:

E=IRe+Ir.{\displaystyle {\mathcal {E}}=IR_{e}+Ir.}

ЭДС источника тока

Если на участке цепи не действуют сторонние силы (однородный участок цепи) и, значит, источника тока на нём нет, то, как это следует из закона Ома для неоднородного участка цепи, выполняется:

φ1−φ2=IR.{\displaystyle \varphi _{1}-\varphi _{2}=IR.}

Значит, если в качестве точки 1 выбрать анод источника, а в качестве точки 2 — его катод, то для разности между потенциалами анода φa{\displaystyle \varphi _{a}} и катода φk{\displaystyle \varphi _{k}} можно записать:

φa−φk=IRe,{\displaystyle \varphi _{a}-\varphi _{k}=IR_{e},}

где как и ранее Re{\displaystyle R_{e}} — сопротивление внешнего участка цепи.

Из этого соотношения и закона Ома для замкнутой цепи, записанного в виде E=IRe+Ir{\displaystyle {\mathcal {E}}=IR_{e}+Ir} нетрудно получить

φa−φkE=ReRe+r{\displaystyle {\frac {\varphi _{a}-\varphi _{k}}{\mathcal {E}}}={\frac {R_{e}}{R_{e}+r}}} и затем φa−φk=ReRe+rE.{\displaystyle \varphi _{a}-\varphi _{k}={\frac {R_{e}}{R_{e}+r}}{\mathcal {E}}.}

Из полученного соотношения следуют два вывода:

  1. Во всех случаях, когда по цепи течёт ток, разность потенциалов между клеммами источника тока φa−φk{\displaystyle \varphi _{a}-\varphi _{k}} меньше, чем ЭДС источника.
  2. В предельном случае, когда Re{\displaystyle R_{e}} бесконечно (цепь разорвана), выполняется E=φa−φk.{\displaystyle {\mathcal {E}}=\varphi _{a}-\varphi _{k}.}

Таким образом, ЭДС источника тока равна разности потенциалов между его клеммами в состоянии, когда источник отключён от цепи[1].

ЭДС индукции

Причиной возникновения электродвижущей силы в замкнутом контуре может стать изменение потока магнитного поля, пронизывающего поверхность, ограниченную данным контуром. Это явление называется электромагнитной индукцией. Величина ЭДС индукции в контуре определяется выражением

E=−dΦdt,{\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {d\Phi }{dt}},}

где Φ{\displaystyle \Phi } — поток магнитного поля через замкнутую поверхность, ограниченную контуром. Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре (см. правило Ленца).
В свою очередь причиной изменения магнитного потока может быть как изменение магнитного поля, так и движение контура в целом или его отдельных частей.

Неэлектрический характер ЭДС

Внутри источника ЭДС ток течёт в направлении, противоположном нормальному. Это невозможно без дополнительной силы неэлектрической природы, преодолевающей силу электрического отталкивания

Как показано на рисунке, электрический ток, нормальное направление которого — от «плюса» к «минусу», внутри источника ЭДС (например, внутри гальванического элемента) течёт в противоположном направлении. Направление от «плюса» к «минусу» совпадает с направлением электрической силы, действующей на положительные заряды. Поэтому для того, чтобы заставить ток течь в противоположном направлении, необходима дополнительная сила неэлектрической природы (центробежная сила, сила Лоренца, силы химической природы) которая бы преодолевала электрическую силу.

Сторонние силы

Сторонними силами называются силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля. Например, в гальваническом элементе или аккумуляторе сторонние силы возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе соприкосновения электрода с электролитом; в электрическом генераторе постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца[3].

См. также

Примечания

wikiredia.ru