ЕРС (електрорушійна сила: що це таке?

Що таке ЕРС (електрорушійна сила) в фізиці? Електричний струм зрозумілий далеко не кожному. Як космічна далечінь, тільки під самим носом. Взагалі, він і вченим зрозумілий не до кінця.

Досить згадати Николу Тесла з його знаменитими експериментами, на століття опередившими свого часу і навіть в наші дні залишаються в ореолі таємниці. Сьогодні ми не розгадує великих таємниць, але намагаємося розібратися в тому, що таке ЕРС у фізиці.

Визначення ЕРС в фізиці

ЕРС – електрорушійна сила. Позначається буквою E або маленької грецької буквою епсилон.

Електрорушійна сила – скалярна фізична величина, що характеризує роботу сторонніх сил (сил неелектричних походження), що діють в електричних ланцюгах змінного і постійного струму.

ЕРС, як і напруга, вимірюється в вольтах. Однак ЕРС і напруга – явища різні.

Напруга (між точками А і Б) – фізична величина, що дорівнює роботі ефективного електричного поля, що здійснюється при перенесенні одиничного пробного заряду з однієї точки в іншу.

Пояснюємо суть ЕРС “на пальцях”

Щоб розібратися в тому, що є що, можна навести приклад-аналогію. Уявімо, що у нас є водонапірна вежа, повністю заповнена водою. Порівняємо цю вежу з батарейкою.

Вода чинить максимальний тиск на дно вежі, коли вежа заповнена повністю. Відповідно, чим менше води в башті, то менше тиск і натиск яка витікає з крана води. Якщо відкрити кран, вода буде поступово витікати спочатку під сильним напором, а потім все повільніше, поки натиском не ослабне зовсім. Тут напруга – це той тиск, який вода надає на дно. За рівень нульової напруги приймемо саме дно вежі.

Те ж саме і з батарейкою. Спочатку ми включаємо наш джерело струму (батарейку) в ланцюг, замикаючи її. Нехай це буде годинник або ліхтарик. Поки рівень напруги достатній і батареї не розрядилася, ліхтарик світить яскраво, потім поступово згасає, поки не згасне зовсім.

Але як зробити так, щоб натиск не висихав? Іншими словами, як підтримувати в башті постійний рівень води, а на полюсах джерела струму – постійну різницю потенціалів. За прикладом вежі ЕРС представляється як би насосом, який забезпечує приплив в вежу нової води.

Природа ЕРС

Причина виникнення ЕРС в різних джерелах струму різна. За природою виникнення розрізняють наступні типи:

• Хімічна ЕРС. Виникає в батарейках і акумуляторах внаслідок хімічних реакцій.
• Термо ЕРС. Виникає, коли знаходяться при різних температурах контакти різнорідних провідників з’єднані.
• ЕРС індукції. Виникає в генераторі при приміщенні обертового провідника в магнітне поле. ЕРС буде наводитися в провіднику, коли провідник перетинає силові лінії постійного магнітного поля або коли магнітне поле змінюється за величиною.
• Фотоелектрична ЕРС. Виникненню цієї ЕРС сприяє явище зовнішнього або внутрішнього фотоефекту.
• П’єзоелектрична ЕРС. ЕРС виникає при розтягуванні або стисненні речовин.

Дорогі друзі, сьогодні ми розглянули тему «ЕРС для чайників». Як бачимо, ЕРС – сила неелектричних походження, яка підтримує перебіг електричного струму в ланцюзі.

Що таке ЕРС – формула і застосування

В електротехніці джерела живлення електричних кіл характеризуються електрорушійної силою (ЕРС).

Що таке ЕРС

У зовнішній ланцюга електричного контуру електричні заряди рухаються від плюса джерела до мінуса і створюють електричний струм. Для підтримки його безперервності в ланцюзі джерело повинен володіти силою, яка змогла б переміщати заряди від нижчого до вищого потенціалу. Такою силою неелектричних походження і є ЕРС джерела. Наприклад, ЕРС гальванічного елемента.

Відповідно до цього, ЕРС (E) можна обчислити як:

E = A / q, де:

Величина ЕРС в системі СІ вимірюється в вольтах (В).

Формули і розрахунки

ЕРС є роботою, яку здійснюють сторонні сили для переміщення одиничного заряду по електричному ланцюзі

Схема замкнутого електричного кола включає зовнішню частину, яка характеризується опором R, і внутрішню частину з опором джерела Rвн. Безперервний потік (Iн) в ланцюзі буде текти в результаті дії ЕРС, яка долає як зовнішнє, так і внутрішнє опір ланцюга.

Струм в ланцюзі визначається за формулою (закон Ома):

Iн = E / (R + Rвн).

При цьому напруга на клемах джерела (U12) буде відрізнятися від ЕРС на величину падіння напруги на внутрішньому опорі джерела.

U12 = E – Iн * Rвн.

Якщо ланцюг розімкнути і ток в ній дорівнює 0, то ЕРС джерела буде дорівнює напрузі U12.

Розробники джерел живлення намагаються зменшувати внутрішні опір Rвн, так як це може дозволити отримати від джерела більший струм.

де застосовується

У техніці застосовуються різні види ЕРС:

• Хімічна. Використовується в батарейках і акумуляторах.
• Термоелектрична. Виникає при нагріванні контактів різнорідних металів. Використовується в холодильниках, термопарах.
• Індукційна. Утворюється при перетині провідником магнітного поля. Ефект використовується в електродвигунах, генераторах, трансформаторах.
• Фотоелектрична. Застосовується для створення фотоелементів.
• П’єзоелектрична. При розтягуванні або стисненні матеріалу. Використовується для виготовлення датчиків, кварцових генераторів.

Таким чином, ЕРС необхідна для підтримки постійного струму і знаходить застосувань в різних видах техніки.