¿Cuál es la fuerza electromotriz de una fuente de alimentación?

1. Fuerza electromotriz: fuerza electromotriz (fem)

La diferencia de potencial provocada por la conversión de otras formas de energía en energía eléctrica en el circuito se llama fuerza electromotriz. Representada por la letra E, la unidad es voltios. En los circuitos, la fuerza electromotriz suele representarse con el símbolo δ.

2. Principio: La fuerza electromotriz es una cantidad física importante que describe las propiedades del suministro de energía. La fuerza electromotriz de una fuente de alimentación está estrechamente relacionada con el trabajo de fuerzas no electrostáticas. La fuerza no electrostática se refiere a la fuerza que puede actuar sobre el flujo de carga, excepto la fuerza electrostática. Generalmente no se refiere a todas las fuerzas excepto la fuerza electrostática. Las fuerzas no electrostáticas provienen de diferentes fuentes. En las baterías químicas (baterías secas, baterías de almacenamiento), la fuerza no electrostática es un efecto químico relacionado con el proceso de disolución y deposición de iones; en las fuentes de energía termoeléctrica, la fuerza no electrostática es un tipo de efecto químico relacionado con la diferencia de temperatura y los electrones; diferencia de concentración. Difusión; en los generadores en general, la fuerza no electrostática se origina por el efecto del campo magnético sobre las cargas en movimiento, es decir, la fuerza de Lorentz. El campo eléctrico giratorio generado por un campo magnético cambiante tampoco es una fuerza electrostática, pero debido a que sus líneas de fuerza tienen forma de vórtice, generalmente no se usa como fuente de energía y es difícil distinguir entre el interior y el exterior.

Dentro de la fuente de alimentación, la fuerza no electrostática debe realizar trabajo sobre la carga al mover la carga positiva de la placa negativa a la placa positiva. Este proceso físico de realizar trabajo es la esencia de generar la fuerza electromotriz. de la fuente de alimentación. El trabajo realizado por fuerzas no electrostáticas refleja cuántas de las otras formas de energía se convierten en energía eléctrica. Por lo tanto, dentro del suministro de energía, el proceso en el que la fuerza no electrostática realiza trabajo es un proceso de conversión mutua de energía. La fuerza electromotriz de la fuente de alimentación se define por esto, es decir, la relación entre el trabajo realizado por la fuerza no electrostática para mover la carga positiva del polo negativo al polo positivo y la cantidad de la carga se llama fuerza electromotriz. fuerza de la fuente de alimentación.

3. Fórmula: E=W/q (E es energía potencial eléctrica)

E=-U

4. De la fórmula anterior, dentro de la fuente de alimentación, el trabajo realizado por fuerzas no electrostáticas mueve la unidad de carga positiva desde el terminal negativo al terminal positivo.

5. Diferencia: Fuerza electromotriz y diferencia de potencial (voltaje) son dos conceptos que se confunden fácilmente. Como se mencionó anteriormente, la fuerza electromotriz representa el trabajo realizado por la fuerza no electrostática al mover la unidad de carga positiva desde el electrodo negativo al electrodo positivo a través del interior de la fuente de alimentación y la diferencia de potencial representa el trabajo realizado por la fuerza electrostática; fuerza para mover la carga positiva unitaria de un punto en el campo eléctrico a otro punto de trabajo. Son dos conceptos completamente diferentes.

6. Ley de Ohm del circuito cerrado: El voltaje del terminal del circuito de la fuente de alimentación se refiere al voltaje aplicado por la fuente de alimentación a ambos extremos del circuito externo. Es el trabajo realizado por la fuerza electrostática. Mueva la carga positiva unitaria desde el polo positivo al polo negativo a través del circuito externo. La fuerza electromotriz de la fuente de alimentación es constante para una fuente de alimentación fija, pero el voltaje del terminal del circuito de la fuente de alimentación cambia con la carga del circuito externo. Su regla de cambio obedece a la ley de Ohm del circuito fuente y su expresión matemática es:

U＝E－Ir

donde U es el voltaje del terminal del circuito e Ir es el voltaje interno. de la fuente de alimentación, también llamada caída de tensión interna. Para una determinada fuente de alimentación, la fuerza electromotriz E y la resistencia interna r son constantes. De la fórmula anterior, podemos ver que el voltaje del terminal de la carretera U está relacionado con la corriente en el circuito. Cuando la corriente I aumenta, la caída de voltaje interno Ir aumenta y el voltaje terminal de la carretera U disminuye; por el contrario, cuando la corriente I disminuye, el voltaje terminal de la carretera U aumenta;

7. Circuito variable: cuando se descarga la fuente de alimentación, cuando no hay fuerza electromotriz inversa en el circuito externo, el voltaje del terminal del circuito U = IR (R es la resistencia total del circuito externo). De acuerdo con la ley de Ohm del circuito fuente, se puede obtener I = E/(R+r), es decir, el tamaño de la corriente I cambia con la resistencia externa R. Por lo tanto, el voltaje del terminal del circuito U también cambia con la resistencia externa R. Cuando R aumenta, I disminuye y U aumenta; cuando R disminuye, I aumenta y U disminuye. Cuando se desconecta el circuito externo, R se vuelve infinito, I se vuelve cero y la caída de voltaje interno Ir también se vuelve cero. En este momento, el voltaje del terminal del circuito es igual a la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación.

Pero no se puede suponer que el voltaje del terminal de la carretera deba ser menor que la fuerza electromotriz. Cuando se carga la fuente de alimentación, la corriente dentro de la fuente de alimentación fluye desde el polo positivo al polo negativo de la fuente de alimentación. La dirección de la caída de voltaje interna es opuesta a la dirección de la fuerza electromotriz. La fuente de alimentación es la fuerza contraelectromotriz. En este momento, el voltaje del terminal del circuito es igual a la suma de la fuerza electromotriz y la caída de voltaje interna, es decir, U = E + Ir, el voltaje del terminal del circuito es mayor que la fuerza electromotriz.