O que é força eletromotriz EMF

Força eletromotriz (EMF) - em um dispositivo que realiza a separação forçada de cargas positivas e negativas (gerador), o valor numericamente igual à diferença de potencial entre os terminais do gerador na ausência de corrente em seu circuito é medido em volts.

Fontes de energia eletromagnética (geradores) — dispositivos que convertem qualquer tipo de energia não elétrica em elétrica. Tais fontes, por exemplo, satsa:

• geradores em usinas (térmicas, eólicas, nucleares, hidrelétricas), que convertem energia mecânica em energia elétrica;

• células galvânicas (baterias) e acumuladores de todos os tipos, que convertem energia química em energia elétrica, etc.

EMF é numericamente igual ao trabalho realizado por forças externas ao mover uma unidade de carga positiva dentro da fonte ou a própria fonte conduzindo uma unidade de carga positiva em um circuito fechado.

A força eletromotriz EMF E é uma quantidade escalar que caracteriza a capacidade de um campo externo e um campo elétrico induzido de induzir uma corrente elétrica.A fem E é numericamente igual ao trabalho (energia) W em joules (J) gasto por este campo para mover uma carga unitária (1 C) de um ponto do campo para outro.

A unidade de medida para EMF é o volt (V). Assim, a fem é igual a 1 V se, quando uma carga de 1 C se move através de um circuito fechado, um trabalho de 1 J é realizado: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Taxas de transferência através do site circuito elétrico acompanhada de gasto energético.

Um valor cujo dígito é igual ao trabalho que a fonte realiza ao conduzir uma única carga positiva ao longo de uma determinada seção do circuito é chamado de tensão U. Como o circuito é composto por seções externa e interna, eles distinguem os conceitos de tensões do externo Uvsh e seções Uvt internas.

Pelo que foi dito, é óbvio que o EMF da fonte é igual à soma das tensões das seções U externa e U interna do circuito:

E = Uears + UW

Esta fórmula expressa a lei de conservação de energia para um circuito elétrico.

É possível medir tensões em diferentes partes do circuito apenas com o circuito fechado. O EMF é medido entre os terminais da fonte de circuito aberto.

Tensão, EMF e queda de tensão para uma rede ativa de dois terminais

Direção EMF - esta é a direção do movimento forçado de cargas positivas dentro do gerador de menos para mais sob a influência de uma natureza diferente da elétrica.

A resistência interna do gerador é a resistência dos elementos estruturais nele.

Uma fonte ideal de EMF - um gerador, Resistencia interna que é zero, e a tensão em seus terminais é independente da carga. O poder de uma fonte EMF ideal é infinito.

Uma imagem condicional (diagrama elétrico) de um gerador EMF ideal com um valor de E é mostrada na Fig.1, a.

A fonte real de EMF, ao contrário da ideal, contém uma resistência interna Ri e sua tensão depende da carga (Fig. 1., b), e a potência da fonte é finita. O circuito elétrico de um gerador EMF real é uma conexão em série de um gerador EMF ideal e sua resistência interna Ri.

Fontes de EMF: a — ideal; b- real

Na prática, para aproximar o modo de operação do gerador EMF real do modo de operação ideal, a resistência interna do gerador real Ri é tentada ser a menor possível, e a resistência de carga Rn precisa ser conectada pelo menos 10 vezes o valor da resistência interna do gerador, ou seja, é necessário cumprir a condição: Rn >> Ri

Para que a tensão de saída de um gerador EMF real seja independente da carga, ela é estabilizada usando circuitos eletrônicos especiais de estabilização de tensão.

Como a resistência interna de um gerador EMF real não pode ser infinitamente pequena, ela é minimizada e executada como um padrão para a possibilidade de conexão coordenada de consumidores de energia a ele. Na engenharia de rádio, os valores de resistência de saída padrão dos geradores EMF são 50 ohms (padrão industrial) e 75 ohms (padrão doméstico).

Por exemplo, todos os receptores de televisão têm uma impedância de entrada de 75 ohms e são conectados às antenas com cabo coaxial exatamente dessa impedância característica.

Para aproximar os geradores EMF ideais, as fontes de tensão de alimentação usadas em todos os equipamentos eletrônicos industriais e domésticos são feitas usando circuitos eletrônicos especiais para estabilizar a tensão de saída, que permitem suportar uma tensão de saída quase constante da fonte de energia em uma determinada faixa de correntes consumidas pela fonte EMF (às vezes chamada de fonte de tensão).

Nos diagramas elétricos, as fontes de EMF são representadas da seguinte forma: E — uma fonte de EMF constante, e (t) é uma fonte de EMF harmônico (variável) na forma de uma função do tempo.

A força eletromotriz E de uma bateria de células idênticas conectadas em série é igual à força eletromotriz de uma célula E multiplicada pelo número de elementos n da bateria: E = nE.

Veja também neste tópico: Fontes de CEM e corrente: principais características e diferenças