В электротехнике источники питания электрических цепей характеризуются электродвижущей силой (ЭДС).
Что такое ЭДС
Во внешней цепи электрического контура электрические заряды двигаются от плюса источника к минусу и создают электрический ток. Для поддержания его непрерывности в цепи источник должен обладать силой, которая смогла бы перемещать заряды от более низкого к более высокому потенциалу. Такой силой неэлектрического происхождения и является ЭДС источника. Например, ЭДС гальванического элемента.
В соответствии с этим, ЭДС (E) можно вычислить как:
E=A/q, где:
- A –работа в джоулях;
- q — заряд в кулонах.
Величина ЭДС в системе СИ измеряется в вольтах (В).
Формулы и расчеты
ЭДС представляет собой работу, которую совершают сторонние силы для перемещения единичного заряда по электрической цепи
Схема замкнутой электрической цепи включает внешнюю часть, характеризуемую сопротивлением R, и внутреннюю часть с сопротивлением источника Rвн. Непрерывный ток (Iн) в цепи будет течь в результате действия ЭДС, которая преодолевает как внешнее, так и внутреннее сопротивление цепи.
Ток в цепи определяется по формуле (закон Ома):
Iн= E/(R+Rвн).
При этом напряжение на клеммах источника (U12) будет отличаться от ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника.
U12 = E — Iн*Rвн.
Если цепь разомкнута и ток в ней равен 0, то ЭДС источника будет равна напряжению U12.
Разработчики источников питания стараются уменьшать внутренние сопротивление Rвн, так как это может позволить получить от источника больший ток.
Где применяется
В технике применяются различные виды ЭДС:
- Химическая. Используется в батарейках и аккумуляторах.
- Термоэлектрическая. Возникает при нагревании контактов разнородных металлов. Используется в холодильниках, термопарах.
- Индукционная. Образуется при пересечении проводником магнитного поля. Эффект используется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах.
- Фотоэлектрическая. Применяется для создания фотоэлементов.
- Пьезоэлектрическая. При растяжении или сжатии материала. Используется для изготовления датчиков, кварцевых генераторов.
Таким образом, ЭДС необходима для поддержания постоянного тока и находит применений в различных видах техники.
