Lukuvuoden puolivälissä monet tiedemiehet tarvitsevat sähkömagneettisen kenttävoimakkuuden (EMF) kaavaa erilaisiin laskelmiin. Kokeita, jotka liittyvät galvaaninen kenno, tarvitsevat myös tietoa sähkömotorisesta voimasta. Mutta aloittelijoille sen ymmärtäminen ei ole helppoa.
Kaava sähkömagneettisen yksikön löytämiseksi
Selvennetään ensin määritelmä. Mitä tämä lyhenne tarkoittaa?
Sähkömotorinen voima eli EMF on parametri, joka kuvaa kaikkien ei-sähköisten voimien työtä piireissä, joissa sekä tasa- että vaihtovirta on tasainen koko piirissä. Kytketyssä virtaa kuljettavassa piirissä sähkömotorinen voima vastaa näiden voimien tekemää työtä yhden positiivisen varauksen siirtämiseksi koko piiriä pitkin.
Alla oleva kuva näyttää emf-kaavan.
Ast – tarkoittaa ulkoisten voimien työtä jouleina.
q on siirtynyt varaus coulombeina.
Kolmannen osapuolen joukot – nämä ovat voimia, jotka suorittavat varauksen erottelun lähteessä ja lopulta muodostavat potentiaalieron sen navoissa.
Tämän voiman mittayksikkö on volttiSe on merkitty kaavoissa kirjaimella «E».
Vain silloin, kun akussa ei kulje virtaa, sähkömotorinen voima on yhtä suuri kuin napojen jännite.
Induktio-sähkömagneettinen kenttä:
Piirissä indusoituneen sähkömagneettisen kentän funktio, jossa on N käännökset:
Liikkuessa:
Sähkömotorinen voima induktio magneettikentässä pyörivässä piirissä nopeudella w:
Arvotaulukko
Yksinkertainen selitys sähkömotoriselle voimalle
Kuvitellaan, että kylässämme on vesitorni. Se on kokonaan täynnä vettä. Ajatellaan sitä tavallisena akkuna. Torni on akku!
Kaikki vesi kohdistaa voimakkaan paineen tornimme pohjaan. Mutta paine on voimakas vasta, kun rakenne on kokonaan täynnä vettä.2O.
Loppujen lopuksi, mitä vähemmän vettä on, sitä heikompi on paine ja sitä pienempi on virtauksen voima. Kun avaat hanan, huomaat, että virtauksen laajuus pienenee minuutin välein.
Tämän seurauksena:
- Jännitys on voima, jolla vesi painaa pohjaa. Eli paine.
- Nollajännite on tornin pohja.
Sama on akun kanssa.
Ensin kytketään energialähde piiriin. Ja sitten vastaavasti suljetaan se. Esimerkiksi asetetaan paristo taskulamppuun ja kytketään se päälle. Aluksi huomaamme, että laite hehkuu kirkkaasti. Jonkin ajan kuluttua sen kirkkaus heikkenee huomattavasti. Eli sähkömotorinen voima on vähentynyt (se on vuotanut ulos verrattuna tornissa olevaan veteen).
Jos otamme esimerkiksi vesitornin, sähkömagneettinen kenttä on pumppu, joka pumppaa jatkuvasti vettä torniin. Eikä vesi koskaan lopu.
Galvaanisen kennon EMF - kaava
Akun sähkömotorinen voima voidaan laskea kahdella tavalla:
- Suorita laskutoimitus Nernstin yhtälöä käyttäen. Sinun on laskettava kunkin GE:hen sisältyvän elektrodin elektrodipotentiaalit. Laske sitten sähkömagneettinen kenttä (EMF) kaavaa käyttäen.
- Laske EMF Nernstin kaavaa käyttäen GE:n toiminnan aikana tapahtuvalle kokonaisvirtaa tuottavalle reaktiolle.
Näin ollen näiden kaavojen avulla on helpompi laskea akun sähkömotorinen voima.
Missä käytetään erityyppisiä sähkömagneettisia kenttiä?
- Pietsosähköisyyttä käytetään materiaalien venyttämiseen tai puristamiseen. Sitä käytetään kvartsikidegeneraattoreiden ja erilaisten antureiden valmistukseen.
- Kemikaalia käytetään galvaaniset kennotja paristot.
- Induktio tapahtuu, kun johdin ylittää magneettikentän. Sen ominaisuuksia hyödynnetään muuntajissa, sähkömoottoreissa ja generaattoreissa.
- Termoelektrinen virta muodostuu, kun erilaisten metallien välisiä kontakteja kuumennetaan. Sitä on käytetty jäähdytysyksiköissä ja termoelementeissä.
- Valosähköä käytetään valokennojen valmistukseen.
