Co je to EMF: vysvětlení a příklady ve fyzice. Měrná jednotka elektromotorické síly

Elektromotorická síla, nebo zkráceně EDS, je jedním ze základních pojmů ve fyzice. Emf určuje směr a velikost elektrického potenciálu, který způsobuje pohyb elektrického náboje v elektrickém obvodu. Měří se ve voltech.

Elektromotorická síla je určena potenciálním rozdílem mezi dvěma elektrodami a může být vytvořena odlišnými náboji nebo chemickými reakcemi. Je měřítkem energie, kterou náboj přijímá nebo ztrácí, když prochází obvodem. Velikost emf také závisí na vnějších faktorech, jako je teplota a odpor obvodu.

Pro lepší pochopení pojmu EDS se podívejme na následující příklad. Představme si obvod složený ze dvou vodičů, ke kterým jsou připojeny kladné a mínusové póly zdroje proudu. Jako zdroj emf lze použít baterii, solární panel nebo generátor.

Pokud je hodnota emf rovna například 10 voltům, znamená to, že každý přívěsek náboje procházející obvodem přijímá 10 joulů energie ze zdroje. Negativní emf naznačuje, že náboj ztrácí energii při pohybu po obvodu. Velikost emf lze měřit pomocí voltmetru připojeného k obvodu.

Co je to EMF: vysvětlení a příklady ve fyzice

EMF vzniká v důsledku potenciálního rozdílu mezi dvěma body elektrického obvodu. V přítomnosti EMF se elektrony začnou pohybovat od bodu s vyšším potenciálem k bodu s nižším potenciálem. To zajišťuje tok elektrického proudu v obvodu.

Příkladem EDS může být baterie. Uvnitř baterie dochází k chemické reakci, která vytváří potenciálový rozdíl mezi póly. Tento potenciálový rozdíl umožňuje pohyb elektronů přes vodiče a proud.

Dalším příkladem EMF je solární baterie. V tomto případě je energie světla přeměněna na elektrickou energii pomocí fotovoltaického efektu. Získaná elektrická energie vytváří potenciálový rozdíl a umožňuje proudění proudu v obvodu.

Definice elektromotorické síly a její význam ve fyzice

EMF se měří ve voltech (V) a je označena symbolem e.měrná jednotka je pojmenována po italském fyzikovi Alessandru Voltovi. Nelze však zaměňovat EMF s napětím. Napětí označené symbolem U je potenciální rozdíl mezi dvěma body v elektrickém obvodu, zatímco EMF je energie generovaná zdrojem.

Hodnotu EMF lze považovat za sílu, se kterou zdroj pohání náboje. Způsobuje elektromotorickou sílu (EMS), která vede k tvorbě elektrického proudu v obvodu. EMF určuje směr proudu, pohyb nábojů od kladného k zápornému pólu zdroje.

Příkladem je baterie, která je zdrojem stálého EMF. V tomto případě má kladný pól baterie vyšší potenciál než záporný pól. To vytváří potenciálový rozdíl v obvodu a způsobuje pohyb elektrického proudu.

Příklady použití elektromotorické síly ve fyzikálních jevech

• Elektrický obvod: V elektrických obvodech elektromotorická síla zajišťuje pohyb elektrického náboje. Například v baterii nebo baterii je elektromotorická síla vytvořena reakcí chemikálií, což umožňuje elektronům pohybovat se vodičem.
• Generátor: Generátory přeměňují mechanickou energii na elektrickou energii pomocí elektromotoru. Například větrné turbíny nebo vodní elektrárny se používají k otáčení magnetického pole kolem drátu a vytváření EMF.
• Elektromagnetická indukce: Elektromotorická síla se používá při jevu elektromagnetické indukce, která je založena na změně magnetického pole ve vodiči. Při změně magnetického pole dochází ve smyčce drátu k elektromotorické síle, která vede ke vzniku elektrického proudu.
• Elektrochemické procesy: Elektromotorická síla se používá v elektrochemických jevech, jako je elektrolýza nebo galvanické prvky. V těchto procesech se vytváří potenciálový rozdíl mezi elektrodami, což vytváří elektromotorickou sílu pro pohyb nábojů.

Každý z těchto příkladů ukazuje praktické použití elektromotorické síly ve fyzikálních jevech. Hraje důležitou roli v různých zařízeních a jevech souvisejících s transformací energie a pohybem nábojů v elektrických systémech.

Různé jednotky měření elektrické hnací síly v různých systémech

V různých měrných systémech jsou však přijímány různé měrné jednotky elektromotorické síly:

1. V mezinárodním systému jednotek (SI) je hlavní měrnou jednotkou EDS volt (B). Jeden volt je ekvivalentní rozdílu potenciálu, při kterém proud v jednom ampéru protéká sloučeninou odporem jednoho ohmu.
2. V systému CGS (systém centimetr-gram-sekunda) se elektromotorická síla měří v jednotkách statvoltu (stv). Jeden statvolt odpovídá napětí, při kterém proud do jednoho statampéru protéká sloučeninou odporem jeden statom). Statvolty jsou spojeny s volty podle následujícího vzorce: 1 stv = 299,792 v.
3. Existuje také systém jednotek-Gaussův systém, který měří elektromotorickou sílu v jednotkách Gaussova voltu (GV). Jeden Gauss volt odpovídá rozdílu potenciálů, při kterém proud v jednom Gaussově ampéru protéká sloučeninou odporem jednoho Gaussova ohmu. Gaussovy volty jsou spojeny s volty podle následujícího vzorce: 1 GV = 10^-8 v.
4. K dispozici je také měřicí systém - abamper-toroid, kde se elektromotorická síla měří v abamper-toroidech (aa-t). Jeden abamper-toroid se rovná napětí, při kterém proud do jednoho abampéru protéká sloučeninou odporem jeden toroidní ohm). Abamper-toroidy jsou spojeny s volty podle následujícího vzorce: 1 AA-t = 4π × 10^-10 V.

Různé systémy měření tedy používají různé jednotky měření elektromotorické síly. To je důležité vzít v úvahu při provádění fyzikálních výpočtů a interakci s různými systémy měření.

Spojení elektromotorické síly s elektrickým proudem a odporem

Vazba EMF na elektrický proud je stanovena v Ohmově zákoně, který tvrdí, že elektrický proud (I) je přímo úměrný EMF (E) a nepřímo úměrný odporu (R) v elektrickém obvodu. Vzorec popisující tuto závislost je následující:

I = E / R

Se zvýšením EMF nebo snížením odporu se tedy zvýší elektrický proud v obvodu. Naopak, když se sníží EMF nebo zvýší odpor, sníží se elektrický proud.

Elektromotorická síla může být také spojena s napětím (U) v elektrickém obvodu podle vzorce:

E = I * R

Zde napětí představuje potenciálový rozdíl mezi dvěma body v obvodu a odpor je mírou odporu proti elektrickému proudu.

Z těchto vzorců je vidět, že EMF, elektrický proud a odpor jsou vzájemně propojeny a změna kterékoli z těchto veličin ovlivňuje zbytek. Pochopení vztahu mezi EMF, elektrickým proudem a odporem je proto důležité pro studium elektrických obvodů a jejich charakteristik.