Cos'è la forza elettromotrice EMF

Forza elettromotrice (EMF) - in un dispositivo che esegue una separazione forzata di cariche positive e negative (generatore), viene misurato in volt il valore numericamente uguale alla differenza di potenziale tra i terminali del generatore in assenza di corrente nel suo circuito.

Fonti di energia elettromagnetica (generatori) — dispositivi che convertono l'energia di qualsiasi tipo non elettrico in energia elettrica. Tali fonti, ad esempio satsa:

• generatori di centrali elettriche (termiche, eoliche, nucleari, idroelettriche), che trasformano l'energia meccanica in energia elettrica;

• celle galvaniche (pile) e accumulatori di ogni tipo, che convertono l'energia chimica in energia elettrica, ecc.

L'EMF è numericamente uguale al lavoro svolto dalle forze esterne nel muovere un'unità di carica positiva all'interno della sorgente o alla sorgente stessa che conduce un'unità di carica positiva in un circuito chiuso.

La forza elettromotrice EMF E è una quantità scalare che caratterizza la capacità di un campo esterno e di un campo elettrico indotto di indurre una corrente elettrica.La fem E è numericamente uguale al lavoro (energia) W in joule (J) speso da questo campo per spostare una carica unitaria (1 C) da un punto all'altro del campo.

L'unità di misura dell'EMF è il volt (V). Pertanto, la fem è uguale a 1 V se, quando una carica di 1 C si muove attraverso un circuito chiuso, viene eseguito un lavoro di 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Commissioni di trasferimento attraverso il sito circuito elettrico accompagnata da dispendio energetico.

Viene chiamato un valore la cui cifra è uguale al lavoro svolto dalla sorgente conducendo una singola carica positiva lungo una data sezione del circuito tensione U. Poiché il circuito è costituito da sezioni esterna e interna, distinguono i concetti di tensioni dell'esterno Sezioni Uvsh e Uvt interne.

Da quanto detto è ovvio che l'EMF della sorgente è uguale alla somma delle tensioni delle sezioni U esterna e U interna del circuito:

E = Ore + UW

Questa formula esprime la legge di conservazione dell'energia per un circuito elettrico.

È possibile misurare tensioni in diverse parti del circuito solo con il circuito chiuso. L'EMF viene misurato tra i terminali della sorgente del circuito aperto.

Tensione, EMF e caduta di tensione per una rete attiva a due terminali

Direzione EMF — questa è la direzione del movimento forzato di cariche positive all'interno del generatore da meno a più sotto l'influenza di una natura diversa da quella elettrica.

La resistenza interna del generatore è la resistenza degli elementi strutturali in esso contenuti.

Una fonte ideale di campi elettromagnetici: un generatore, resistenza interna che è zero e la tensione ai suoi terminali è indipendente dal carico. La potenza di una sorgente EMF ideale è infinita.

Un'immagine condizionale (schema elettrico) di un generatore EMF ideale con un valore di E è mostrata in Fig.1, un.

La vera sorgente EMF, a differenza di quella ideale, contiene una resistenza interna Ri e la sua tensione dipende dal carico (Fig. 1., b), e la potenza della sorgente è finita. Il circuito elettrico di un vero generatore EMF è una connessione in serie di un generatore EMF ideale e la sua resistenza interna Ri.

Fonti EMF: a — ideale; b - reale

In pratica, per avvicinare la modalità operativa del generatore EMF reale alla modalità operativa ideale, si cerca di ridurre al minimo la resistenza interna del generatore reale Ri e la resistenza di carico Rn deve essere collegata almeno 10 volte il valore della resistenza interna del generatore, cioè è necessario soddisfare la condizione: Rn >> Ri

Affinché la tensione di uscita di un vero generatore EMF sia indipendente dal carico, viene stabilizzata utilizzando speciali circuiti elettronici di stabilizzazione della tensione.

Poiché la resistenza interna di un vero generatore EMF non può essere resa infinitamente piccola, viene ridotta al minimo ed eseguita come standard per la possibilità di connessione coordinata dei consumatori di energia ad esso. Nell'ingegneria radio, i valori di resistenza di uscita standard dei generatori EMF sono 50 ohm (standard industriale) e 75 ohm (standard domestico).

Ad esempio, tutti i ricevitori televisivi hanno un'impedenza di ingresso di 75 ohm e sono collegati alle antenne con cavo coassiale di esattamente quella caratteristica impedenza.

Per approssimare i generatori EMF ideali, le sorgenti di tensione di alimentazione utilizzate in tutte le apparecchiature elettroniche industriali e domestiche sono realizzate utilizzando speciali circuiti elettronici per la stabilizzazione della tensione di uscita, che consentono di sopportare una tensione di uscita quasi costante della sorgente di alimentazione in un determinato intervallo di correnti assorbite dalla sorgente EMF (a volte chiamata sorgente di tensione).

Sugli schemi elettrici, le sorgenti di EMF sono rappresentate come segue: E - una sorgente di EMF costante, e (t) è una sorgente di EMF armonica (variabile) sotto forma di una funzione del tempo.

La forza elettromotrice E di una batteria di celle identiche collegate in serie è uguale alla forza elettromotrice di una cella E moltiplicata per il numero di elementi n della batteria: E = nE.

Vedi anche su questo argomento: Fonti di campi elettromagnetici e correnti: principali caratteristiche e differenze