विद्युतचुंबकिय बल. वर्तमान स्त्रोताचा अंतर्गत प्रतिकार. इंडक्शन ईएमएफ म्हणजे काय आणि ते कधी होते? भौतिकशास्त्रात ईएमएफ म्हणजे काय

या धड्यात, आम्ही दीर्घकालीन सुनिश्चित करण्याच्या यंत्रणेकडे जवळून पाहणार आहोत विद्युतप्रवाह. चला "शक्ती स्त्रोत", "बाह्य शक्ती" च्या संकल्पना सादर करूया, त्यांच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाचे वर्णन करूया आणि इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सची संकल्पना देखील सादर करूया.

विषय: थेट वर्तमान कायदे
धडा: इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स

मागील विषयांपैकी एकामध्ये (विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वाची परिस्थिती), विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वाच्या दीर्घकालीन देखरेखीसाठी उर्जा स्त्रोताच्या आवश्यकतेचा प्रश्न आधीच उपस्थित केला गेला होता. स्वतःच, वर्तमान, अर्थातच, अशा उर्जा स्त्रोतांशिवाय मिळवता येते. उदाहरणार्थ, कॅमेरा फ्लॅश दरम्यान कॅपेसिटर डिस्चार्ज करणे. परंतु असा प्रवाह खूप क्षणिक असेल (चित्र 1).

तांदूळ. 1. दोन विरुद्ध चार्ज असलेल्या इलेक्ट्रोस्कोपच्या परस्पर डिस्चार्ज दरम्यान अल्पकालीन प्रवाह ()

कूलॉम्ब फोर्स नेहमी विरुद्ध शुल्क एकत्र आणण्याचा प्रयत्न करतात, ज्यामुळे संपूर्ण सर्किटमध्ये संभाव्यता समान होते. आणि, जसे तुम्हाला माहिती आहे, फील्ड आणि करंटच्या उपस्थितीसाठी, संभाव्य फरक आवश्यक आहे. म्हणून, शुल्क वेगळे करणार्‍या आणि संभाव्य फरक राखणार्‍या इतर कोणत्याही शक्तींशिवाय करणे अशक्य आहे.

व्याख्या.बाह्य शक्ती - गैर-विद्युत उत्पत्तीची शक्ती, प्रजनन शुल्काच्या उद्देशाने.

या शक्ती स्त्रोताच्या प्रकारानुसार भिन्न स्वरूपाच्या असू शकतात. बॅटरीमध्ये, ते रासायनिक उत्पत्तीचे आहेत, इलेक्ट्रिक जनरेटरमध्ये - चुंबकीय. तेच विद्युत् प्रवाहाचे अस्तित्व सुनिश्चित करतात, कारण बंद सर्किटमध्ये विद्युत शक्तींचे कार्य नेहमीच शून्य असते.

उर्जा स्त्रोतांचे दुसरे कार्य, संभाव्य फरक राखण्याव्यतिरिक्त, इतर कणांसह इलेक्ट्रॉनच्या टक्करमध्ये उर्जेचे नुकसान भरून काढणे आहे, ज्यामुळे पूर्वीची गतीज ऊर्जा गमावली जाते आणि अंतर्गत ऊर्जाकंडक्टर उठतो.

स्त्रोताच्या आतील तृतीय-पक्षीय शक्ती विद्युत शक्तींच्या विरूद्ध कार्य करतात, त्यांच्या नैसर्गिक मार्गाच्या विरुद्ध दिशेने शुल्क पसरवतात (जसे ते बाह्य सर्किटमध्ये फिरतात) (चित्र 2).

तांदूळ. 2. तृतीय-पक्षाच्या सैन्याच्या कारवाईची योजना

उर्जा स्त्रोताच्या क्रियेचे एनालॉग वॉटर पंप मानले जाऊ शकते, जे पाणी त्याच्या नैसर्गिक मार्गाविरूद्ध (खालपासून वरपर्यंत, अपार्टमेंटमध्ये) जाऊ देते. याउलट, पाणी नैसर्गिकरित्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली खाली येते, परंतु अपार्टमेंटच्या पाणीपुरवठ्याच्या सतत कार्यासाठी ते आवश्यक आहे. सतत कामपंप

व्याख्या.इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स - या चार्जच्या परिमाणापर्यंत चार्ज हलविण्यासाठी बाह्य शक्तींच्या कार्याचे गुणोत्तर. पदनाम - :

मोजण्याचे एकक:

घाला. ईएमएफ खुले आणि बंद सर्किट

खालील सर्किटचा विचार करा (चित्र 3):

तांदूळ. 3.

ओपन की आणि एक आदर्श व्होल्टमीटर (प्रतिरोध असीम उच्च आहे) सह, सर्किटमध्ये कोणतेही विद्युतप्रवाह राहणार नाही आणि गॅल्व्हॅनिक सेलमध्ये फक्त शुल्क वेगळे करण्याचे काम केले जाईल. या प्रकरणात, व्होल्टमीटर ईएमएफ मूल्य दर्शवेल.

जेव्हा की बंद केली जाते, तेव्हा सर्किटमधून विद्युतप्रवाह वाहतो आणि व्होल्टमीटर यापुढे EMF मूल्य दर्शवणार नाही, ते व्होल्टेज मूल्य दर्शवेल, रेझिस्टरच्या टोकांप्रमाणेच. बंद लूपसह:

येथे: - बाह्य सर्किटवरील व्होल्टेज (लोड आणि पुरवठा तारांवर); - गॅल्व्हॅनिक सेलच्या आत व्होल्टेज.

पुढील पाठात, आपण संपूर्ण सर्किटसाठी ओहमच्या नियमाचा अभ्यास करू.

संदर्भग्रंथ

तिखोमिरोवा S.A., Yavorsky B.M. भौतिकशास्त्र (मूलभूत स्तर) - एम.: नेमोझिना, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. भौतिकशास्त्र ग्रेड 10. - एम.: इलेक्सा, 2005.
Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. भौतिकशास्त्र. इलेक्ट्रोडायनामिक्स. - एम.: 2010.

ens.tpu.ru ().
physbook.ru ().
electrodynamics.narod.ru ().

गृहपाठ

बाह्य शक्ती काय आहेत, त्यांचे स्वरूप काय आहे?
वर्तमान स्त्रोताच्या खुल्या ध्रुवांवरचा व्होल्टेज त्याच्या EMF शी कसा संबंधित आहे?
क्लोज सर्किटमध्ये ऊर्जेचे रूपांतर आणि हस्तांतरण कसे केले जाते?
* फ्लॅशलाइट बॅटरी EMF - 4.5 V. या बॅटरीमधून 4.5 V लाइट बल्ब पूर्ण उष्णतेने जळेल का? का?

सामग्री:

जेव्हा "इलेक्ट्रॉन" ची संकल्पना जन्माला आली, तेव्हा लोकांनी ताबडतोब ते एका विशिष्ट कामाशी जोडले. एम्बरसाठी इलेक्ट्रॉन ग्रीक आहे. हे निरुपयोगी, सर्वसाधारणपणे, जादुई दगड शोधण्यासाठी ग्रीक लोकांना उत्तरेकडे खूप दूर जावे लागले - येथे असे प्रयत्न, सर्वसाधारणपणे, मोजले जात नाहीत. पण काही काम करणे फायदेशीर होते - कोरड्या लोकरीच्या कपड्यावर गारगोटी हाताने घासून - आणि त्यातून नवीन गुणधर्म प्राप्त झाले. सर्वांना ते माहीत होते. असेच घासणे, निव्वळ बिनधास्त स्वारस्यासाठी, आता लहान मोडतोड "इलेक्ट्रॉन" कडे कसे आकर्षित होऊ लागते हे पाहण्यासाठी: धूळ कण, केस, धागे, पंख. नंतर, जेव्हा घटनांचा एक संपूर्ण वर्ग दिसू लागला, नंतर "वीज" या संकल्पनेत एकजूट झाला, ज्या कामात अयशस्वीपणे खर्च करणे आवश्यक आहे ते लोकांना मनःशांती देत नाही. धूळ कणांसह युक्ती मिळविण्यासाठी आपल्याला ते खर्च करणे आवश्यक असल्याने, याचा अर्थ असा आहे की हे काम कसे तरी जतन करणे, ते जमा करणे आणि नंतर ते परत करणे चांगले होईल.

अशा प्रकारे, विविध साहित्य आणि तात्विक तर्कांसह अधिकाधिक क्लिष्ट युक्त्यांमधून, आम्ही हे शिकलो जादुई शक्तीएक किलकिले मध्ये गोळा. आणि मग ते बनवा जेणेकरून ते हळूहळू किलकिलेमधून सोडले जाईल, ज्यामुळे आधीच जाणवू शकणार्‍या क्रिया होऊ शकतात आणि लवकरच मोजल्या जाऊ शकतात. आणि त्यांनी ते इतके कल्पकतेने मोजले की, फक्त दोन रेशमी गोळे किंवा काठ्या आणि स्प्रिंग टॉर्शन बॅलन्स आहे, की आताही आपण संपूर्ण ग्रहावर पसरलेल्या, असीम गुंतागुंतीच्या, इलेक्ट्रिकल सर्किट्सची गणना करण्यासाठी सर्व समान सूत्रे गंभीरपणे वापरतो. ती पहिली उपकरणे..

आणि जारमध्ये बसलेल्या या पराक्रमी जिनीच्या नावात अजूनही जुन्या शोधकर्त्यांचा आनंद आहे: "इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स." पण ही शक्ती विद्युतीय नाही. याउलट, एक बाह्य भयंकर शक्ती, जबरदस्ती विद्युत शुल्क"त्यांच्या इच्छेविरूद्ध" हलवा, म्हणजे, परस्पर तिरस्कारावर मात करून, आणि एका बाजूला कुठेतरी एकत्र व्हा. यामुळे संभाव्य फरक दिसून येतो. चार्जेस लाँच करून ते वेगळ्या पद्धतीने वापरता येते. जेथे ते या भयंकर ईएमएफद्वारे "संरक्षण केलेले नाहीत". आणि बळजबरी, त्याद्वारे, काही काम करण्यासाठी.

ऑपरेशनचे तत्त्व

ईएमएफ हे अगदी वेगळ्या स्वरूपाचे बल आहे, जरी ते व्होल्टमध्ये मोजले जाते:

रासायनिक. हे काही धातूंच्या आयनांना इतरांच्या (अधिक सक्रिय) आयनद्वारे रासायनिक प्रतिस्थापनाच्या प्रक्रियेतून येते. परिणामी, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन तयार होतात, जे जवळच्या कंडक्टरच्या काठावर "पलायन" करतात. ही प्रक्रिया उलट करता येणारी किंवा अपरिवर्तनीय असू शकते. उलट करण्यायोग्य - बॅटरीमध्ये. चार्ज केलेले आयन सोल्युशनमध्ये परत देऊन ते चार्ज केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे ते अधिक अम्लीय बनते, उदाहरणार्थ (अॅसिड बॅटरीमध्ये). इलेक्ट्रोलाइटची अम्लता हे बॅटरीच्या ईएमएफचे कारण आहे, जोपर्यंत द्रावण पूर्णपणे रासायनिक तटस्थ होत नाही तोपर्यंत ते सतत कार्य करते.

मॅग्नेटोडायनामिक. कंडक्टरच्या संपर्कात आल्यावर उद्भवते, काही प्रकारे अंतराळात केंद्रित, बदलते चुंबकीय क्षेत्र. एकतर कंडक्टरच्या सापेक्ष चुंबकाच्या हालचालीवरून किंवा चुंबकीय क्षेत्राच्या सापेक्ष कंडक्टरच्या हालचालीतून. या प्रकरणात इलेक्ट्रॉन्स देखील कंडक्टरमध्ये फिरतात, जे त्यांना कॅप्चर करण्यास आणि डिव्हाइसच्या आउटपुट संपर्कांवर ठेवण्याची परवानगी देतात, संभाव्य फरक निर्माण करतात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक चुंबकीय सामग्रीमध्ये प्राथमिक विंडिंगच्या वैकल्पिक विद्युत व्होल्टेजद्वारे एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र तयार केले जाते. दुय्यम वळणात, इलेक्ट्रॉनची हालचाल होते आणि म्हणूनच व्होल्टेज प्राथमिक वळणातील व्होल्टेजच्या प्रमाणात असते. EMF चिन्हाचा वापर समतुल्य प्रतिस्थापन सर्किट्समध्ये ट्रान्सफॉर्मर नियुक्त करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

फोटोव्होल्टेइक. प्रकाश, काही प्रवाहकीय सामग्रीवर पडणे, इलेक्ट्रॉन बाहेर काढण्यास सक्षम आहे, म्हणजेच त्यांना मुक्त करण्यासाठी. या कणांचा एक जास्तीचा भाग तयार होतो, म्हणूनच जास्तीचे कण इलेक्ट्रोडपैकी एकाकडे (एनोड) ढकलले जातात. एक व्होल्टेज आहे जो विद्युत प्रवाह निर्माण करू शकतो. अशा उपकरणांना फोटोसेल म्हणतात. सुरुवातीला, व्हॅक्यूम फोटोसेल्सचा शोध लावला गेला, ज्यामध्ये व्हॅक्यूम असलेल्या फ्लास्कमध्ये इलेक्ट्रोड स्थापित केले गेले. या प्रकरणातील इलेक्ट्रॉन्स मेटल प्लेट (कॅथोड) मधून बाहेर ढकलले गेले आणि दुसर्या इलेक्ट्रोडने (एनोड) पकडले गेले. अशा फोटोसेलना प्रकाश सेन्सर्समध्ये अनुप्रयोग सापडला आहे. अधिक व्यावहारिक सेमीकंडक्टर फोटोसेल्सच्या शोधामुळे, त्या प्रत्येकाच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सची बेरीज करून महत्त्वपूर्ण व्होल्टेज निर्माण करण्यासाठी त्यांच्यापासून शक्तिशाली बॅटरी तयार करणे शक्य झाले.

थर्मोइलेक्ट्रिक. जर दोन भिन्न धातू किंवा अर्धसंवाहक एका बिंदूवर सोल्डर केले गेले आणि नंतर उष्णता या बिंदूवर वितरित केली गेली, उदाहरणार्थ, मेणबत्त्या, तर धातूंच्या जोडीच्या (थर्मोकूपल्स) विरुद्ध टोकांना इलेक्ट्रॉन वायूच्या घनतेमध्ये फरक असतो. . बॅटरीमधील गॅल्व्हॅनिक पेशी किंवा सौर बॅटरीमधील वैयक्तिक फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या कनेक्शनप्रमाणे थर्मोकूपल्स मालिकेत जोडलेले असल्यास हा फरक जमा होऊ शकतो. थर्मोईएमएफ अतिशय अचूक तापमान सेन्सरमध्ये वापरले जाते. ही घटना अनेक प्रभावांशी संबंधित आहे (पेल्टियर, थॉमसन, सीबेक), ज्याची यशस्वीरित्या तपासणी केली जाते. हे खरं आहे की उष्णता थेट इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्समध्ये बदलली जाऊ शकते, म्हणजे व्होल्टेज.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक EMF च्या अशा स्त्रोतांचा शोध जवळजवळ एकाच वेळी गॅल्व्हॅनिक पेशींसह किंवा त्याहूनही आधी लावला गेला होता (जर आपण EMF चे सामान्य उत्पादन म्हणून रेशमासह एम्बर चोळण्याचा विचार केला तर). त्यांना इलेक्ट्रोफोर मशीन देखील म्हणतात, किंवा, शोधकर्त्याच्या नावावरून, विमहर्स्ट जनरेटर. विमहर्स्टने वेगळे निर्माण केले असले तरी तांत्रिक उपाय, काढून टाकलेली क्षमता लीडेन जारमध्ये जमा होण्यास अनुमती देते - पहिला कॅपेसिटर (शिवाय, चांगल्या क्षमतेचा). पहिल्या इलेक्ट्रोफोर मशीनला गंधकाचा एक मोठा बॉल मानला जाऊ शकतो, जो अक्षावर बसविला गेला होता, 17 व्या शतकाच्या मध्यभागी मॅग्डेबर्ग बर्गोमास्टर ओटो वॉन गुएरिकचे उपकरण. ऑपरेशनचे तत्त्व घासणे सामग्री आहे जी घर्षणातून सहजपणे विद्युतीकृत केली जाते. हे खरे आहे की, वॉन ग्युरिकेची प्रगती म्हणता येईल, जसे की, आळशीपणाने चालविले जाते, जेव्हा हाताने एम्बर किंवा दुसरे काहीतरी घासण्याची इच्छा नसते. तरी, अर्थातच, काहीतरी या जिज्ञासू राजकारणी, पण कल्पनारम्य आणि क्रियाकलाप व्याप्त केले जाऊ शकत नाही. गाढवांच्या (किंवा खेचरांच्या) दोन तारांनी साखळदंडांनी हवेशिवाय बॉल फाडून दोन गोलार्ध केल्याचा त्यांचा सुप्रसिद्ध अनुभव तरी आठवूया.

विद्युतीकरण, मूलतः गृहीत धरल्याप्रमाणे, तंतोतंत "घर्षण" वरून येते, म्हणजे, एम्बरला चिंध्याने घासून, आपण त्याच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन "फाडतो". तथापि, अभ्यासात असे दिसून आले आहे की हे इतके सोपे नाही. असे दिसून आले की डायलेक्ट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर नेहमीच चार्ज अनियमितता असतात आणि हवेतील आयन या अनियमिततांकडे आकर्षित होतात. असा एअर-आयन आवरण तयार होतो, जो आपण पृष्ठभाग घासून खराब करतो.

थर्मिओनिक. जेव्हा धातू गरम होतात तेव्हा त्यांच्या पृष्ठभागावरून इलेक्ट्रॉन सोडले जातात. व्हॅक्यूममध्ये, ते दुसर्‍या इलेक्ट्रोडपर्यंत पोहोचतात आणि तेथे नकारात्मक क्षमता निर्माण करतात. सध्या एक अतिशय आशादायक दिशा. आकृती हायपरसॉनिक विमानाला येणाऱ्या हवेच्या प्रवाहामुळे शरीराचे अवयव जास्त गरम होण्यापासून वाचवण्याची योजना दाखवते आणि कॅथोडद्वारे उत्सर्जित होणारे थर्मोइलेक्ट्रॉन (जे नंतर थंड केले जाते - पेल्टियर आणि/किंवा थॉमसन इफेक्ट्सची एकाचवेळी क्रिया) एनोडपर्यंत पोहोचतात, त्यावर शुल्क आकारणे. चार्ज, किंवा त्याऐवजी, व्होल्टेज, जे प्राप्त झालेल्या ईएमएफच्या बरोबरीचे आहे, उपकरणाच्या आत असलेल्या उपभोग सर्किटमध्ये वापरले जाऊ शकते.

1 - कॅथोड, 2 - एनोड, 3, 4 - कॅथोड आणि एनोड टॅप्स, 5 - ग्राहक

पायझोइलेक्ट्रिक. अनेक क्रिस्टलीय डायलेक्ट्रिक्स, जेव्हा त्यांना कोणत्याही दिशेने स्वतःवर यांत्रिक दबाव येतो तेव्हा त्यांच्या पृष्ठभागांमधील संभाव्य फरक प्रवृत्त करून त्यावर प्रतिक्रिया देतात. हा फरक लागू केलेल्या दाबावर अवलंबून असतो आणि म्हणून आधीच दाब सेन्सरमध्ये वापरला जातो. पिझोइलेक्ट्रिक गॅस स्टोव्ह लाइटरना उर्जेच्या इतर कोणत्याही स्त्रोताची आवश्यकता नसते - फक्त आपल्या बोटाने बटण दाबा. इंजिनच्या मुख्य शाफ्टशी संबंधित कॅम्सच्या सिस्टममधून दबाव प्राप्त करून, पायझोसेरामिक्सवर आधारित वाहनांमध्ये पायझोइलेक्ट्रिक इग्निशन सिस्टम तयार करण्याचा ज्ञात प्रयत्न. "चांगले" पायझोइलेक्ट्रिक्स - ज्यामध्ये दबावाचे EMF प्रमाण अत्यंत अचूक असते - ते खूप कठीण असतात (उदाहरणार्थ, क्वार्ट्ज), ते जवळजवळ यांत्रिक दबावाखाली विकृत होत नाहीत.

तथापि, त्यांच्यावर दीर्घकाळ दबाव राहिल्याने त्यांचा नाश होतो. निसर्गात, खडकाचे जाड थर देखील पायझोइलेक्ट्रिक असतात, पृथ्वीच्या स्तराच्या दाबामुळे त्यांच्या पृष्ठभागावर प्रचंड शुल्क आकारले जाते, ज्यामुळे पृथ्वीच्या खोलीत टायटॅनिक वादळ आणि गडगडाट निर्माण होते. तथापि, सर्वकाही इतके भयंकर नाही. लवचिक पायझोइलेक्ट्रिक्स आधीच विकसित केले गेले आहेत, आणि विक्रीसाठी त्यांच्यावर आधारित उत्पादनांचे उत्पादन (आणि नॅनोटेक्नॉलॉजीवर आधारित) आधीच सुरू झाले आहे.

ईएमएफच्या मोजमापाचे एकक हे इलेक्ट्रिकल व्होल्टेजचे एकक आहे हे समजण्यासारखे आहे. सध्याच्या स्त्रोताची इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती तयार करणार्‍या सर्वात वैविध्यपूर्ण यंत्रणा सर्व त्यांच्या प्रकारच्या उर्जेचे इलेक्ट्रॉनच्या हालचाली आणि संचयनात रूपांतर करतात आणि यामुळे शेवटी अशा व्होल्टेजचा देखावा होतो.

EMF मधून निर्माण होणारा करंट

विद्युत् ‍स्रोताचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स ही प्रेरक शक्ती आहे जी विद्युत मंडल बंद असल्यास त्यातून इलेक्ट्रॉन हलण्यास सुरुवात करतात. ईएमएफ त्यांना हे करण्यास भाग पाडते, त्याच्या निसर्गाचा नॉन-इलेक्ट्रिक "अर्धा" वापरून, जे शेवटी इलेक्ट्रॉनशी संबंधित अर्ध्या भागावर अवलंबून नाही. असे मानले जाते की सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह अधिक ते उणेकडे वाहतो (इलेक्ट्रॉन हा ऋणात्मक कण आहे हे प्रत्येकाला माहित होण्यापूर्वी दिशेचा असा निर्धार केला गेला होता), नंतर डिव्हाइसच्या आत EMF वर्तमानवजा ते प्लस पर्यंत - अंतिम हालचाल करते. आणि ते नेहमी EMF चिन्हावर काढतात, जिथे बाण निर्देशित केला जातो - +. केवळ दोन्ही प्रकरणांमध्ये - वर्तमान स्त्रोताच्या ईएमएफच्या आत आणि बाहेर, म्हणजेच उपभोग घेणार्या सर्किटमध्ये - आम्ही त्याच्या सर्व अनिवार्य गुणधर्मांसह विद्युत प्रवाह हाताळत आहोत. कंडक्टरमध्ये, विद्युत् प्रवाह त्यांच्या प्रतिकाराचा सामना करतो. आणि येथे, सायकलच्या पहिल्या सहामाहीत, आपल्याकडे लोड प्रतिरोधकता आहे, दुसऱ्यामध्ये, अंतर्गत, - स्त्रोत प्रतिकार किंवा अंतर्गत प्रतिकार.

अंतर्गत प्रक्रिया त्वरित कार्य करत नाही (जरी फार लवकर), परंतु विशिष्ट तीव्रतेसह. तो शुल्क वजा ते प्लसपर्यंत पोहोचवण्याचे काम करतो आणि याला प्रतिकार देखील होतो ...

प्रतिकार दोन प्रकारचा असतो.

अंतर्गत प्रतिकारआरोप विभक्त करणार्‍या शक्तींविरुद्ध कार्य करते, ते या विभक्त शक्तींच्या "जवळ" असते. किमान ते त्यांच्याबरोबर एकाच यंत्रणेत कार्य करते. उदाहरणार्थ, लीड डायऑक्साइडमधून ऑक्सिजन घेणारे आणि SO 4 - आयनने बदलणारे आम्ल निश्चितपणे काही रासायनिक प्रतिकार अनुभवते. आणि हे फक्त बॅटरीच्या अंतर्गत प्रतिकाराचे कार्य म्हणून प्रकट होते.
जेव्हा सर्किटचा बाह्य (आउटपुट) अर्धा भाग बंद केला जात नाही, तेव्हा एका ध्रुवावर अधिकाधिक इलेक्ट्रॉन दिसणे (आणि दुसऱ्या ध्रुवावरून त्यांचे कमी होणे) बॅटरीच्या ध्रुवांवर इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड ताकद वाढवते आणि इलेक्ट्रॉन्समधील प्रतिकर्षण वाढणे. हे सिस्टीमला "विरघळत नाही" आणि संपृक्ततेच्या विशिष्ट अवस्थेत थांबण्यास अनुमती देते. बॅटरीमधून आणखी इलेक्ट्रॉन बाहेर घेतले जात नाहीत. आणि हे बाहेरून बॅटरी टर्मिनल्स दरम्यान स्थिर विद्युत व्होल्टेजच्या उपस्थितीसारखे दिसते, ज्याला U xx म्हणतात, ओपन सर्किट व्होल्टेज. आणि ते संख्यात्मकदृष्ट्या EMF - इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सच्या बरोबरीचे आहे. म्हणून, EMF साठी मोजण्याचे एकक व्होल्ट (SI प्रणालीमध्ये) आहे.

परंतु जर तुम्ही फक्त बॅटरीला शून्य प्रतिरोधकतेसह कंडक्टरचा भार जोडला, तर एक विद्युतप्रवाह ताबडतोब प्रवाहित होईल, ज्याची ताकद ओमच्या नियमाद्वारे निर्धारित केली जाते.

असे दिसते की ईएमएफ स्त्रोताचा अंतर्गत प्रतिकार मोजणे शक्य आहे. सर्किटमध्ये अँमीटर समाविष्ट करणे आणि बाह्य प्रतिकार कमी करणे (शॉर्टिंग) करणे फायदेशीर आहे. तथापि, अंतर्गत प्रतिकार इतका कमी आहे की बॅटरी आपत्तीजनकरित्या डिस्चार्ज करण्यास सुरवात करेल, ज्यामुळे बाह्य लहान कंडक्टर आणि स्त्रोताच्या अंतर्गत जागेवर मोठ्या प्रमाणात उष्णता निर्माण होईल.

तथापि, आपण ते वेगळ्या प्रकारे करू शकता:

E मोजा (लक्षात ठेवा, ओपन सर्किट व्होल्टेज, मोजण्याचे एकक व्होल्ट आहे).
काही रेझिस्टर लोड म्हणून कनेक्ट करा आणि त्यावरील व्होल्टेज ड्रॉप मोजा. वर्तमान I 1 ची गणना करा.
r साठी अभिव्यक्ती वापरून तुम्ही EMF स्त्रोताच्या अंतर्गत प्रतिकाराचे मूल्य काढू शकता.

सामान्यतः, विजेची निर्मिती करण्याची बॅटरीची क्षमता त्याच्या उर्जेच्या "क्षमतेने" अँपिअर तासांमध्ये मोजली जाते. परंतु ते जास्तीत जास्त किती विद्युत प्रवाह निर्माण करू शकते हे पाहणे मनोरंजक असेल. कदाचित वर्तमान स्त्रोताच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्तीमुळे त्याचा स्फोट होईल हे तथ्य असूनही. त्यावर मांडणी करायची कल्पना असल्याने शॉर्ट सर्किटफार मोहक वाटले नाही, हे मूल्य पूर्णपणे सैद्धांतिकरित्या मोजणे शक्य आहे. EMF U xx च्या बरोबरीचे आहे. तुम्हाला फक्त रेझिस्टर विरुद्ध करंट (आणि म्हणून लोड रेझिस्टन्स) वरील व्होल्टेज ड्रॉपचा आलेख काढावा लागेल जेथे लोड रेझिस्टन्स शून्य आहे. हा मुद्दा आहे आयkz, समन्वय रेषेसह लाल रेषेचा छेदनबिंदू आय , ज्यामध्ये U व्होल्टेज शून्य झाले आहे आणि स्त्रोताचा संपूर्ण व्होल्टेज E अंतर्गत प्रतिकारांवर पडेल.

बर्‍याचदा सोप्या वाटणाऱ्या मूलभूत संकल्पना उदाहरणे आणि साधर्म्याशिवाय समजू शकत नाहीत. इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करते, याची कल्पना त्याच्या अनेक प्रकटीकरणांवर विचार करूनच केली जाऊ शकते. आणि ईएमएफची व्याख्या विचारात घेण्यासारखे आहे, कारण ती स्मार्ट शैक्षणिक शब्दांद्वारे ठोस स्त्रोतांद्वारे दिली जाते - आणि सर्व पुन्हा सुरू करा: वर्तमान स्त्रोताची इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती. किंवा फक्त भिंतीवर सोनेरी अक्षरात मुद्रित करा:

कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह राखण्यासाठी बराच वेळ, हे आवश्यक आहे की कंडक्टरच्या शेवटपासून, ज्याची क्षमता कमी आहे (सध्याचे वाहक सकारात्मक शुल्क मानले जातात हे लक्षात घेऊन), विद्युत प्रवाहाद्वारे वितरित शुल्क सतत काढून टाकले जातात, तर शुल्क सतत पुरवले जातात उच्च क्षमतेसह शेवट. म्हणजेच, शुल्कांचे अभिसरण सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. या चक्रात, शुल्क बंद मार्गावर जाणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात वर्तमान वाहकांची हालचाल गैर-इलेक्ट्रोस्टॅटिक उत्पत्तीच्या शक्तींच्या मदतीने लक्षात येते. अशा शक्तींना बाह्य म्हणतात. असे दिसून आले की विद्युत् प्रवाह राखण्यासाठी बाह्य शक्तींची आवश्यकता असते जी संपूर्ण सर्किटमध्ये किंवा सर्किटच्या स्वतंत्र विभागांमध्ये कार्य करतात.

EMF ची व्याख्या आणि सूत्र

व्याख्या

एक स्केलर भौतिक प्रमाण, जे एकक सकारात्मक चार्ज हलविण्यासाठी बाह्य शक्तींच्या कार्याच्या समान असते, याला म्हणतात. इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF)साखळीत किंवा साखळीच्या विभागात कार्य करणे. EMF सूचित केले आहे. गणितीयदृष्ट्या, आम्ही EMF ची व्याख्या अशी लिहितो:

जेथे A हे बाह्य शक्तींचे कार्य आहे, q हे शुल्क आहे ज्यावर कार्य केले जाते.

स्त्रोताची इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती संख्यात्मकदृष्ट्या घटकाच्या टोकावरील संभाव्य फरकाच्या समान असते जर ते उघडे असेल, ज्यामुळे व्होल्टेजद्वारे EMF मोजणे शक्य होते.

ईएमएफ, जे बंद सर्किटमध्ये कार्य करते, बाह्य शक्तींच्या तीव्रतेच्या वेक्टरचे परिसंचरण म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते:

बाह्य शक्तींचे क्षेत्रीय सामर्थ्य कुठे आहे. जर बाह्य शक्तींचे क्षेत्रीय सामर्थ्य केवळ सर्किटच्या एका भागामध्ये शून्याच्या समान नसेल, उदाहरणार्थ, सेगमेंट 1-2 मध्ये, तर अभिव्यक्ती (2) मध्ये एकत्रीकरण केवळ या विभागात केले जाऊ शकते. त्यानुसार, सर्किट विभाग 1-2 वर कार्य करणारा EMF खालीलप्रमाणे परिभाषित केला आहे:

सूत्र (2) EMF ची सर्वात सामान्य व्याख्या देते, जी कोणत्याही परिस्थितीत वापरली जाऊ शकते.

सर्किटच्या अनियंत्रित विभागासाठी ओमचा नियम

साखळीचा भाग ज्यावर तृतीय-पक्षाची शक्ती कार्य करते त्याला असंगत म्हणतात. हे समानतेचे समाधान करते:

जेथे U 12 \u003d IR 21 - सर्किट विभाग 1-2 मध्ये व्होल्टेज ड्रॉप (किंवा व्होल्टेज) (I-वर्तमान ताकद); - विभागाच्या टोकाचा संभाव्य फरक; - इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स, ज्यामध्ये सर्किटचा एक विभाग असतो. या भागात असलेल्या सर्व स्त्रोतांच्या EMF च्या बीजगणितीय बेरीजच्या समान आहे.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की EMF सकारात्मक आणि नकारात्मक असू शकते. EMF जर विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने क्षमता वाढवते (स्रोतच्या वजा ते प्लसकडे चालू प्रवाह) असेल तर त्याला सकारात्मक म्हणतात.

युनिट्स

EMF चे परिमाण संभाव्यतेच्या परिमाणाशी जुळते. एसआय प्रणालीमध्ये ईएमएफच्या मोजमापाचे मूलभूत एकक आहे: \u003d व्ही

समस्या सोडवण्याची उदाहरणे

उदाहरण

व्यायाम करा.घटकाचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स 10 V आहे. ते सर्किटमध्ये 0.4 A च्या बरोबरीने विद्युत् प्रवाह निर्माण करते. बाह्य शक्ती 1 मिनिटात काय कार्य करतात?

उपाय.समस्येचे निराकरण करण्यासाठी आधार म्हणून, आम्ही EMF ची गणना करण्यासाठी सूत्र वापरतो:

1 मिनिटात विचाराधीन सर्किटमध्ये जाणारे शुल्क. म्हणून आढळू शकते:

आम्ही (1.1) पासून कार्य व्यक्त करतो, शुल्क मोजण्यासाठी (1.2) वापरतो, आम्हाला मिळते:

चला समस्येच्या परिस्थितीत दिलेल्या वेळेचे सेकंदात भाषांतर करूया ( मि \u003d 60 से), आम्ही गणना करू:

उत्तर द्या. A=240 J

उदाहरण

व्यायाम करा.त्रिज्या a असलेली, कोनीय गतीने फिरणारी धातूची डिस्क, डिस्कच्या अक्ष आणि त्याच्या परिघाला स्पर्श करणार्‍या स्लाइडिंग संपर्कांच्या मदतीने इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये समाविष्ट केली जाते (चित्र 1). डिस्कचा अक्ष आणि त्याच्या बाहेरील किनारा दरम्यान दिसणारा EMF काय असेल?

काय EMF(इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स) भौतिकशास्त्रात? विद्युत प्रवाह प्रत्येकाला समजत नाही. अंतराळ अंतराप्रमाणे, फक्त नाकाखाली. सर्वसाधारणपणे, हे शास्त्रज्ञांना देखील पूर्णपणे समजलेले नाही. लक्षात ठेवण्यासाठी पुरेसे आहे निकोला टेस्लात्यांच्या प्रसिद्ध प्रयोगांसह, त्यांच्या काळाच्या शतकापूर्वी आणि आजही गूढतेच्या कक्षेत आहे. आज आपण मोठी रहस्ये उलगडत नाही, पण शोधण्याचा प्रयत्न करत आहोत भौतिकशास्त्रात emf म्हणजे काय.

भौतिकशास्त्रात EMF ची व्याख्या

EMFइलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती आहे. पत्राद्वारे सूचित केले आहे इ किंवा लहान ग्रीक अक्षर एप्सिलॉन.

विद्युतचुंबकिय बल- बाह्य शक्तींचे कार्य दर्शविणारी स्केलर भौतिक मात्रा ( नॉन-इलेक्ट्रिक मूळची शक्ती) मध्ये अभिनय इलेक्ट्रिकल सर्किट्सपर्यायी आणि थेट प्रवाह.

EMF, जसे विद्युतदाब e, व्होल्टमध्ये मोजले जाते. तथापि, ईएमएफ आणि व्होल्टेज भिन्न घटना आहेत.

विद्युतदाब(बिंदू A आणि B दरम्यान) - एक युनिट चाचणी शुल्क एका बिंदूवरून दुसर्‍या बिंदूवर हस्तांतरित करताना केलेल्या प्रभावी विद्युत क्षेत्राच्या कार्याच्या समान भौतिक प्रमाण.

आम्ही "बोटांवर" EMF चे सार स्पष्ट करतो

काय आहे हे समजून घेण्यासाठी, आपण एक साधर्म्य उदाहरण देऊ शकतो. कल्पना करा की आपल्याकडे पाण्याचा टॉवर पूर्णपणे पाण्याने भरलेला आहे. या टॉवरची बॅटरीशी तुलना करा.

टॉवर पूर्ण भरल्यावर पाण्याचा टॉवरच्या तळाशी जास्तीत जास्त दाब पडतो. त्यानुसार टॉवरमध्ये जितके पाणी कमी तितके नळातून वाहणाऱ्या पाण्याचा दाब आणि दाब कमी होतो. जर तुम्ही नल उघडला तर, प्रथम जोरदार दाबाने पाणी हळूहळू बाहेर पडेल आणि नंतर अधिकाधिक हळूहळू, जोपर्यंत दाब पूर्णपणे कमकुवत होत नाही तोपर्यंत. येथे ताण म्हणजे पाण्याचा तळाशी असलेला दबाव. शून्य व्होल्टेजच्या पातळीसाठी, आम्ही टॉवरच्या अगदी तळाशी घेऊ.

बॅटरीचेही असेच आहे. प्रथम, आम्ही सर्किटमध्ये आमचे वर्तमान स्त्रोत (बॅटरी) समाविष्ट करतो, ते बंद करतो. ते घड्याळ किंवा फ्लॅशलाइट असू द्या. व्होल्टेज पातळी पुरेशी असताना आणि बॅटरी डिस्चार्ज होत नसताना, फ्लॅशलाइट चमकदारपणे चमकतो, नंतर तो पूर्णपणे बाहेर जाईपर्यंत हळूहळू बाहेर जातो.

पण दबाव संपणार नाही याची खात्री कशी करावी? दुसऱ्या शब्दांत, टॉवरमध्ये पाण्याची स्थिर पातळी कशी राखायची आणि वर्तमान स्त्रोताच्या खांबावर स्थिर संभाव्य फरक. टॉवरच्या उदाहरणाचे अनुसरण करून, ईएमएफ एक पंप म्हणून सादर केला जातो, जो टॉवरमध्ये नवीन पाण्याचा प्रवाह सुनिश्चित करतो.

ईएमएफचे स्वरूप

वेगवेगळ्या वर्तमान स्त्रोतांमध्ये ईएमएफच्या घटनेचे कारण वेगळे आहे. घटनेच्या स्वरूपानुसार, खालील प्रकार वेगळे केले जातात:

रासायनिक ईएमएफ.रासायनिक अभिक्रियांमुळे बॅटरी आणि संचयकांमध्ये उद्भवते.
थर्मो ईएमएफ.जेव्हा भिन्न तापमानात भिन्न कंडक्टरचे संपर्क जोडलेले असतात तेव्हा उद्भवते.
इंडक्शनचा EMF.जेव्हा चुंबकीय क्षेत्रात फिरणारा कंडक्टर ठेवला जातो तेव्हा जनरेटरमध्ये उद्भवते. जेव्हा कंडक्टर स्थिर चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषा ओलांडतो किंवा चुंबकीय क्षेत्र परिमाणात बदलतो तेव्हा कंडक्टरमध्ये EMF प्रेरित केले जाईल.
फोटोइलेक्ट्रिक ईएमएफ.या ईएमएफची घटना बाह्य किंवा अंतर्गत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाच्या घटनेमुळे सुलभ होते.
पायझोइलेक्ट्रिक ईएमएफ.जेव्हा एखादा पदार्थ ताणला जातो किंवा संकुचित केला जातो तेव्हा EMF उद्भवते.

प्रिय मित्रांनो, आज आम्ही "ईएमएफ फॉर डमी" या विषयावर विचार केला आहे. जसे आपण पाहू शकता, ईएमएफ नॉन-इलेक्ट्रिक उत्पत्तीची शक्ती, जे सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह राखते. जर तुम्हाला EMF च्या समस्या कशा सोडवल्या जातात हे जाणून घ्यायचे असेल तर आम्ही तुम्हाला संपर्क साधण्याचा सल्ला देतो आमचे लेखक- काळजीपूर्वक निवडलेले आणि सिद्ध तज्ञ जे कोणत्याही थीमॅटिक समस्येचे निराकरण करण्याचा मार्ग द्रुत आणि स्पष्टपणे स्पष्ट करतील. आणि परंपरेनुसार, शेवटी आम्ही तुम्हाला प्रशिक्षण व्हिडिओ पाहण्यासाठी आमंत्रित करतो. तुमच्या अभ्यासासाठी शुभेच्छा आणि शुभेच्छा!

या धड्यात, आपण दीर्घकालीन विद्युत प्रवाह प्रदान करण्याच्या यंत्रणेकडे बारकाईने लक्ष देऊ. चला "शक्ती स्त्रोत", "बाह्य शक्ती" च्या संकल्पना सादर करूया, त्यांच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाचे वर्णन करूया आणि इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सची संकल्पना देखील सादर करूया.