Що таке електрорушійна сила ЕРС

Електрорушійна сила (ЕРС) – в пристрої, що здійснює примусове розділення позитивних і негативних зарядів (генераторі), величина, чисельно рівна різниці потенціалів між зажимами генератора при відсутності струму в його ланцюга, вимірюється в Вольтах.

Джерела електромагнітної енергії (генератори) – пристрої, що перетворюють енергію будь-якого неелектричних виду в електричну. Такими джерелами, наприклад, є:

генератори на електростанціях (теплових, вітрових, атомних, гідростанціях), що перетворюють механічну енергію в електричну;

гальванічні елементи (батареї) і акумулятори всіх типів, що перетворюють хімічну енергію в електричну і т. п.

ЕРС чисельно дорівнює роботі, яку здійснюють сторонні сили при переміщенні одиничного позитивного заряду всередині джерела або саме джерело, проводячи одиничний позитивний заряд по замкнутому ланцюзі.

Електрорушійна сила ЕРС Е – скалярна величина, що характеризує здатність стороннього поля і индуктированного електричного поля викликати електричний струм. ЕРС Е чисельно дорівнює роботі (енергії) W в джоулях (Дж), що витрачається цим полем на переміщення одиниці заряду (1 Кл) з однієї точки поля в іншу.

Одиницею вимірювання ЕРС є вольт (В). Таким чином, ЕРС дорівнює 1 В, якщо при переміщенні заряду в 1 Кл по замкнутому ланцюзі відбувається робота в 1 Дж: [Е] = I Дж / 1 Кл = 1 В.

Переміщення зарядів по ділянці електричного кола супроводжується витратою енергії.

Величину, чисельно рівну роботі, яку здійснює джерело, проводячи одиничний позитивний заряд по даній ділянці ланцюга, називають напругою U. Так як ланцюг складається з зовнішнього і внутрішнього ділянок, розмежовують поняття напружень на зовнішньому Uвш і внутрішньому Uвт ділянках.

Зі сказаного очевидно, що ЕРС джерела дорівнює сумі напруг на зовнішньому U і внутрішньому U ділянках ланцюга:

Е = Uвш + Uвт.

Ця формула виражає закон збереження енергії для електричного кола.

Виміряти напруги на різних ділянках ланцюга можна тільки при замкнутому ланцюзі. ЕРС вимірюють між зажимами джерела при розімкненому колі.
Напруга, ЕРС і падіння напруги для активного двухполюсника
Напруга, ЕРС і падіння напруги для активного двухполюсника

Напрямок ЕРС – це напрямок примусового руху позитивних зарядів всередині генератора від мінуса до плюса під дією іншої, ніж електрична, природи.

Внутрішній опір генератора це опір конструктивних елементів всередині нього.

Ідеальний джерело ЕРС – генератор, внутрішній опір якого дорівнює нулю, а напруга на його затискачах не залежить від навантаження. Потужність ідеального джерела ЕРС нескінченна.

Умовне зображення (електрична схема) ідеального генератора ЕРС величиною Е показано на рис. 1, а.

Реальний джерело ЕРС, на відміну від ідеального, містить внутрішній опір Ri і його напруга залежить від навантаження (рис. 1., б), а потужність джерела конечна. Електрична схема реального генератора ЕРС є послідовне з’єднання ідеального генератора ЕРС Е і його внутрішнього опору Ri.
Схеми джерел ЕРС: а – ідеального; б – реального
Схеми джерел ЕРС: а – ідеального; б – реального

На практиці для того щоб наблизити режим роботи реального генератора ЕРС до режиму роботи ідеального, внутрішній опір реального генератора Ri намагаються робити якомога менше, а опір навантаження Rн необхідно підключати величиною не менше ніж в 10 разів більшої величини внутрішнього опору генератора, тобто необхідно виконувати умову: Rн >> Ri

Для того щоб вихідна напруга реального генератора ЕРС не залежало від навантаження, його стабілізують застосуванням спеціальних електронних схем стабілізації напруги.

Оскільки внутрішній опір реального генератора ЕРС не може бути виконано нескінченно малим, його мінімізують і виконують стандартним для можливості узгодженого підключення до нього споживачів енергії. У радіотехніці величини стандартного вихідного опору генераторів ЕРС становлять 50 Ом (промисловий стандарт) і 75 Ом (побутової стандарт).

Наприклад, всі телевізійні приймачі мають вхідний опір 75 Ом і підключені до антен коаксіальним кабелем саме такого хвильового опору.

Для наближення до ідеальних генераторів ЕРС джерела напруги живлення, що використовуються у всій промислової і побутової радіоелектронної апаратури, виконують із застосуванням спеціальних електронних схем стабілізації вихідної напруги, які дозволяють витримувати практично незмінне вихідна напруга джерела живлення в заданому діапазоні струмів, споживаних від джерела ЕРС (іноді його називають джерелом напруги).

На електричних схемах джерела ЕРС зображуються так: Е – джерело постійної ЕРС, е (t) – джерело гармонійної (змінної) ЕРС в формі функції часу.

Електрорушійна сила Е батареї послідовно з’єднаних однакових елементів дорівнює електрорушійної силі одного елемента Е, помноженої на число елементів n батареї: Е = Nе.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Теплова машина