В чем измеряется электродвижущая сила

Так вот ток для наших Айфонов поступает к розеткам от источника. Это может быть батарейка, аккумулятор, генератор или даже солнечная панель. Эти устройства создают и поддерживают поток электронов, который двигается по электрической цепи.

Источник тока — это специальное приспособление, которое может преобразовать энергию разного вида в электрическую.

Источник тока имеет два полюса: положительный и отрицательный. Они позволяют производить разделение заряженных частиц на положительные и отрицательные и накапливать их. И если его подключить к цепи, то заряды придут в движение и с помощью проводника создадут некий поток, который и поможет нам зарядить гаджет.

Определение и формула ЭДС

А кто же заставляет наши заряженные частицы начать двигаться вдруг куда-то? Сидели бы и сидели на своих полюсах, а тут бегут, стремятся заряжать наши телефоны! Здесь мы и переходим к определению.

Электродвижущая сила источника — это сила, которая заставляет заряженные частицы двигаться в электрической цепи. Простыми словами, это то, что заставляет ток протекать по проводам.

А что говорит нам более научное определение об этой волшебной силе? Ученые объясняют, что электродвижущая сила ЭДС — это величина, которая характеризует отношение работы сторонних сил по перемещению единичного заряда к величине этого заряда.

Сложновато? Тогда давай посмотрим на формулу ЭДС источника тока. Она измеряется в вольтах (В) и обозначается буквами E или ε.

Вот и получается, что мы имеем заряд q, и для его перемещения по цепи производится некоторая работа Аст. А сторонняя сила, возникающая в разных источниках по разным причинам, равна отношению работы к величине заряда.

Электродвижущая сила

Идеи, Концепции, учения, методы исследования

Электродви́жущая си́ла (эдс), скалярная физическая величина, численно равная работе , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного электрического заряда внутри источника тока . Источниками тока являются генераторы , гальванические элементы , аккумуляторы и др. К сторонним силам относятся силы, отличные от сил электростатического поля . Сторонние силы могут иметь механическую , химическую , электромагнитную и другую физическую природу. Так, в гальванических элементах, батареях и аккумуляторах это химические силы (силы молекулярного взаимодействия ). К сторонним силам относятся также силы, действующие со стороны вихревого электрического поля . Электродвижущая сила на участке между точками 1 и 2 равна ε 12 = ∫ 1 2 E ∗ d l ε_=int_1^2boldsymbol E^*dl ε 12 ​ = ∫ 1 2 ​ E ∗ d l , где E ∗ boldsymbol E^* E ∗ – напряжённость поля сторонних сил (численно равна сторонней силе, действующей на единичный положительный заряд); d l dl d l – модуль вектора , соединяющего точки 1 и 2. Значение электродвижущей силы зависит от пути интегрирования между точками 1 и 2. Для замкнутой электрической цепи интеграл берётся по замкнутому контуру, проходящему через все участки цепи. Если в замкнутой электрической цепи с полным электрическим сопротивлением R R R действует электродвижущая сила ε ε ε , то в цепи протекает электрический ток силой I = ε / R I=ε/R I = ε / R (см. статью Закон Ома ). Электродвижущая сила источника тока равна разности потенциалов между клеммами разомкнутого источника тока. Единица измерения электродвижущей силы в Международной системе единиц СИ (SI) – вольт (В).

Опубликовано 24 августа 2023 г. в 11:46 (GMT+3). Последнее обновление 24 августа 2023 г. в 11:46 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Идеи, Концепции, учения, методы исследования

Области знаний: Электрический ток, Классическая электродинамика Другие наименования: Эдс

Основные параметры источника тока

Как и любой другой элемент электрической цепи, источник тока обладает своими характеристиками, которые могут меняться в зависимости от условий использования. Главными характеристиками являются ЭДС источника тока (электродвижущая сила) и его внутреннее сопротивление.

ЭДС источника тока (ε) — это физический параметр, который характеризует работу сторонних сил ((А_)), затраченную на перемещение зарядов (q) внутри источника.

Внутреннее сопротивление определяет количество потерь энергии при прохождении тока через источник тока.

Стоит понимать, что внутреннее сопротивление появляется из-за неидеальности реальных предметов. Только у идеальных источников тока отсутствует внутреннее сопротивление.

Однако при расчете характеристик электрических схем никакой сложности не возникает, так как мы просто представляем, что в цепи появляется дополнительный резистор (на схемах обозначается прямоугольником и буквой R), сопротивление которого будет равняться внутреннему сопротивлению источника тока.

Раз уж мы затронули расчеты электрических схем, то пора вплотную к ним приблизиться.

Закон Ома для участка цепи

Георг Ом рос в небогатой семье. Также он был довольно азартным человеком, любил играть в бильярд в компании друзей. В университетские годы Ом был лучшим игроком в бильярд среди студенческой молодежи, показывал прекрасные результаты в конькобежном спорте.

Дальше мы с вами поговорим о напряжении на элементах электрической цепи, и, в частности, на источнике тока. Поэтому вспомним, что такое напряжение из темы «Законы постоянного тока». Напряжение – физическая величина, которая показывает, какую работу сторонние силы должны приложить, чтобы перенести заряд от одной точки до другой.

Так как у источника тока имеется внутреннее сопротивление, значит, внутри него также будет и напряжение. Чтобы найти его, воспользуемся законом Ома — умножим внутреннее сопротивление источника тока r на сам ток I и получим:

Также мы можем найти напряжение, которое будет выделяться на внешней цепи. Для этого снова умножим ток I на общее сопротивление цепи R:

Оказывается, что не вся энергия источника тока уходит в цепь. Как раз таки та часть энергии, которая уходит на преодоление внутреннего сопротивления, и будет характеризовать потери. Тогда мы можем записать еще одну формулу для нахождения ЭДС источника тока:

Теперь давайте подставим вместо напряжений полученные формулы через токи и сопротивления и выразим силу тока. Так мы получим закон Ома для полной цепи:

Сила тока в цепи с заданным источником тока (при неизменной ЭДС и с постоянным внутренним сопротивлением) зависит только от сопротивления внешней цепи R.

Самое большое электрическое сопротивление на теле человека — поверхность верхнего рогового слоя кожи человека. Оно может достигать 40000–100000 Ом. Но это не значит, что можно хвататься за оголенные провода голыми руками! Этого сопротивления далеко не достаточно, чтобы защитить человека от опасного электрического тока.

Задачи на данную тему встречаются в №12 ЕГЭ. Давайте рассмотрим один пример.

Задача. Найдите внутреннее сопротивление источника ЭДС, если сопротивление в цепи R = 4 Ом, а ЭДС ε=10 В. Сила тока в цепи 2 А.

Решение.Воспользуемся законом Ома для полной цепи и выразим из него внутреннее сопротивление источника ЭДС:

Ответ: 1 Ом

Примеры применения ЭДС

Батареи и аккумуляторы

Батареи и аккумуляторы являются наиболее распространенными источниками электродвижущей силы (ЭДС). Они используются во многих устройствах, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, автомобили и многое другое. Батареи и аккумуляторы создают разность потенциалов между своими полюсами, что позволяет электрическому току протекать через электрическую цепь и питать устройство.

Солнечные панели

Солнечные панели преобразуют солнечную энергию в электрическую с помощью явления фотоэлектрического эффекта. Когда свет попадает на поверхность солнечной панели, он вызывает выход электронов из материала, создавая разность потенциалов и генерируя ЭДС. Это позволяет использовать солнечные панели для получения электрической энергии в отдаленных местах или в качестве альтернативного источника энергии.

Генераторы

Генераторы являются устройствами, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Они работают на основе принципа электромагнитной индукции, где движение проводника в магнитном поле создает ЭДС. Генераторы широко используются в электростанциях для производства электрической энергии, а также в автомобилях для зарядки аккумуляторов и питания электрических устройств.

Термоэлектрические генераторы

Термоэлектрические генераторы используют разность температур для создания ЭДС. Они состоят из материалов с различными термоэлектрическими свойствами, которые создают разность потенциалов при нагреве одной стороны и охлаждении другой. Термоэлектрические генераторы могут использоваться для преобразования тепловой энергии, например, в отопительных системах или в космических аппаратах, где доступна только тепловая энергия.

Электрохимические реакции

Некоторые электрохимические реакции могут создавать ЭДС. Например, гальванические элементы, такие как цинк-медный элемент, используют разность потенциалов между различными металлами и электролитом для создания ЭДС. Электрохимические реакции также используются в топливных элементах и аккумуляторах для создания ЭДС и хранения электрической энергии.

Эти примеры демонстрируют разнообразные способы применения ЭДС в различных областях, от бытовых устройств до энергетических систем. Понимание и использование ЭДС позволяет нам эффективно использовать электрическую энергию и создавать разнообразные электрические устройства и системы.

Таблица сравнения свойств ЭДС

Свойство Определение Пример
НаправлениеОпределяет, в каком направлении будет течь электрический ток в цепиБатарейка имеет определенное направление, в котором течет ток
ВеличинаОпределяет силу, с которой будет течь ток в цепиБольшая батарейка имеет большую величину ЭДС, чем маленькая батарейка
Зависимость от внешних условийМожет изменяться в зависимости от температуры, влажности и других факторовЭДС солнечной батареи может изменяться в зависимости от интенсивности солнечного света
ПрименениеИспользуется для создания электрических цепей и питания электрических устройствЭДС батарейки позволяет питать фонарик и другие портативные устройства

В заключение, электродвижущая сила (ЭДС) – это физическая величина, которая характеризует способность источника энергии (например, батареи) создавать электрический ток в электрической цепи. Она измеряется в вольтах (В) и зависит от различных факторов, таких как материалы, используемые в источнике, температура и другие внешние условия.

ЭДС имеет несколько свойств, включая то, что она не зависит от сопротивления в цепи и может быть положительной или отрицательной величиной. Она также может быть использована в различных приложениях, таких как электрические цепи, электроника и электротехника.

Электродвижущая сила (ЭДС): основные принципы и применение обновлено: 4 сентября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий