Источники электродвижущей силы

Физика > Источники электродвижущей силы

 

Рассмотрите источники тока электродвижущей силы в цепи. Изучите определение аккумулятора, закона индукции Фарадея, электродвижущей силы ЭДС, сопротивление.

Электродвижущая сила (ЭДС) – сформированное батареей или магнитной силой напряжение в соответствии с законом индукции Фарадея.

Задача обучения

• Рассмотреть устройства, способные создать электродвижущую силу.

Основные пункты

• ЭДС определяется как внешняя работа, потраченная на единицу заряда для формирования разности в электрических потенциалах между двумя клеммами с замкнутым контуром.
• Подобные устройства вмещают электрохимические и солнечные элементы, термоэлектрические приборы, трансформаторы и генератор Ван де Граафа.
• В природных условиях электродвижущая сила тока появляется, когда флуктуация магнитного поля проходит сквозь поверхность.

Термины

• Закон индукции Фарадея – главный закон электромагнетизма, описывающий взаимодействие магнитного поля и электрической цепи для создания ЭДС.
• Аккумулятор – прибор, вырабатывающий электричество через химическую реакцию двух веществ.
• Электродвижущая сила – напряжение, созданное батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Вычисляется в вольтах, поэтому не выступает силой.

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила (ЭДС) – напряжение, созданное батареей или магнитной силой в соответствии с законом индукции Фарадея (меняющееся во времени магнитное поле будет индуцировать электрический ток).

На самом деле, эта «сила» не считается буквальной силой, а выступает потенциалом или энергией на единицу заряда (в вольтах). Электродвижущая сила источника тока представляет собою внешнюю работу, потраченную на единицу заряда, чтобы создать разность в электрических потенциалах в замкнутом контуре.

При разделе положительных и отрицательных зарядов формируется электрическая разность потенциалов с генерацией электрического поля. Эта разность управляет потоком тока, если цепь подключена к источнику ЭДС. Если же ток протекает, то напряжение на клеммах источника ЭДС больше не определяется как значение разомкнутого контура.

Среди подобных приборов можно найти батарейки, солнечные элементы, трансформаторы и даже генераторы Ван де Граафа.

Разнообразные источники напряжения: ветровая ферма Бразоса (Техас), Красноярская плотина (Россия), солнечная ферма и группа никель-металл-гидридных батарей. Выходная мощность каждого основывается на конструкции и нагрузки

Если при разделении участвует батарея, то речь идет о химических реакциях на электродах. Можно говорить о том, что вольтовые ячейки обладают «зарядным насосом» атомных размеров на каждом электроде.

При электрическом генераторе магнитное поле в нем формирует электрическое путем электромагнитной индукции, что приводит к разности терминалов генератора. Разделение заряда осуществляется внутри генератора, а электроны переходят от одного к другому, пока в корпусе не сформируется достаточное электрическое поле.

ЭДС вступает в противодействие с электрическим напряжением из-за разделения заряда (внутреннее сопротивление электродвижущей силы). Если нагрузка добавлена, то напряжение будет перемещать ток. ЭДС регулируется законом индукции Фарадея.

В природных условиях ЭДС возникает, когда флуктуация магнитного поля пронизывает поверхность. В качестве примера стоит вспомнить земное магнитное поле, которое меняется в период геомагнитных бурь.

---