Ηλεκτρεγερτική δύναμη: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Vanakaris (συζήτηση | συνεισφορές)
βελτίωση
Vanakaris (συζήτηση | συνεισφορές)
+ επαγωγή, +πρότυπο που αφαιρέθηκε κατά λάθος
Γραμμή 3: Γραμμή 3:
'''Ηλεκτρεγερτική δύναμη''' (συντομογραφικά: '''ΗΕΔ''') είναι η "δύναμη" που προκαλεί τη ροή ηλεκτρονίων σε οποιοδήποτε κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ο όρος "δύναμη" χρησιμοποιείται για ιστορικούς λόγους καθώς δεν πρόκειται για [[δύναμη]] αλλά για [[Ηλεκτρικό δυναμικό|δυναμικό]], δηλαδή [[ενέργεια]] ανά μονάδα [[ηλεκτρικό φορτίο|ηλεκτρικού φορτίου]]. Ακριβέστερα, η ΗΕΔ είναι η το εξωτερικό έργο που απαιτείται ανά μονάδα φορτίου για τη δημιουργία διαφοράς δυναμικού σε δύο ανοιχτούς ακροδέκτες. Για να το κατανοήσουμε μπορούμε να φανταστούμε ένα κομμάτι καλώδιο (ανοιχτό βρόχο) και η ΗΕΔ είναι αυτό που σπρώχνει τα θετικά φορτία προς το ένα άκρο και τα αρνητικά προς το άλλο. Όταν υπάρχει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης ζωγραφίζουμε και ένα κουτάκι μεταξύ των δύο ανοιχτών άκρων του καλωδίου και σημειώνουμε την τάση που δημιουργείται στα δύο άκρα του. Αν τα δύο άκρα συνδεθούν σε κλειστό κύκλωμα θα έχουμε ροή [[ηλεκτρικό ρεύμα|ρεύματος]] και θα καταναλώνεται συνεχώς η ενέργεια που προσδίδει η ΗΕΔ στο υπόλοιπο σύστημα, δηλαδή θα έχουμε κατανάλωση [[ισχύς|ισχύος]] (όσο η ΗΕΔ υπάρχει πχ μέχρι να αποφορτίσει αν είναι μπαταρία).
'''Ηλεκτρεγερτική δύναμη''' (συντομογραφικά: '''ΗΕΔ''') είναι η "δύναμη" που προκαλεί τη ροή ηλεκτρονίων σε οποιοδήποτε κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ο όρος "δύναμη" χρησιμοποιείται για ιστορικούς λόγους καθώς δεν πρόκειται για [[δύναμη]] αλλά για [[Ηλεκτρικό δυναμικό|δυναμικό]], δηλαδή [[ενέργεια]] ανά μονάδα [[ηλεκτρικό φορτίο|ηλεκτρικού φορτίου]]. Ακριβέστερα, η ΗΕΔ είναι η το εξωτερικό έργο που απαιτείται ανά μονάδα φορτίου για τη δημιουργία διαφοράς δυναμικού σε δύο ανοιχτούς ακροδέκτες. Για να το κατανοήσουμε μπορούμε να φανταστούμε ένα κομμάτι καλώδιο (ανοιχτό βρόχο) και η ΗΕΔ είναι αυτό που σπρώχνει τα θετικά φορτία προς το ένα άκρο και τα αρνητικά προς το άλλο. Όταν υπάρχει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης ζωγραφίζουμε και ένα κουτάκι μεταξύ των δύο ανοιχτών άκρων του καλωδίου και σημειώνουμε την τάση που δημιουργείται στα δύο άκρα του. Αν τα δύο άκρα συνδεθούν σε κλειστό κύκλωμα θα έχουμε ροή [[ηλεκτρικό ρεύμα|ρεύματος]] και θα καταναλώνεται συνεχώς η ενέργεια που προσδίδει η ΗΕΔ στο υπόλοιπο σύστημα, δηλαδή θα έχουμε κατανάλωση [[ισχύς|ισχύος]] (όσο η ΗΕΔ υπάρχει πχ μέχρι να αποφορτίσει αν είναι μπαταρία).


=== Μονάδα Μέτρησης ===
==Μονάδα Μέτρησης==
Μονάδα μέτρησης είναι το [[Βόλτ|Volt]] αφού είναι διαφορά [[ηλεκτρικό δυναμικό|δυναμικού]].
Μονάδα μέτρησης είναι το [[Βόλτ|Volt]] αφού είναι διαφορά [[ηλεκτρικό δυναμικό|δυναμικού]].


Γραμμή 15: Γραμμή 15:
*ατμοσφαιρικά ηλεκτρικά φαινόμενα (που προκαλούν [[αστραπή|αστραπές]], [[κεραυνός|κεραυνούς]] κλπ)
*ατμοσφαιρικά ηλεκτρικά φαινόμενα (που προκαλούν [[αστραπή|αστραπές]], [[κεραυνός|κεραυνούς]] κλπ)


==ΗΕΔ λόγω μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου==
== Εξίσωση Ορισμού ==
{{Ηλεκτρομαγνητισμός}}
{{κύριο|Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή}}
Ενώ σε μια μπαταρία η ΗΕΔ μπορεί να παράγεται, για παράδειγμα, από κάποια χημική αντίδραση, σε ένα ηλεκτροκινητήρα παράγεται από μαγνητικό πεδίο το οποίο κινείται σε σχέση με αγωγό.<br />
Ορίζουμε σαν ροή ''Φ'' που περνά από μια διατομή εμβαδού ''S'', το γινόμενο της [[Μαγνητικό πεδίο|εντάσεως]] ''Β'' του μαγνητικού πεδίου επί το εμβαδόν S
Ορίζουμε σαν ροή ''Φ'' που περνά από μια διατομή εμβαδού ''S'', το γινόμενο της [[Μαγνητικό πεδίο|εντάσεως]] ''Β'' του μαγνητικού πεδίου επί το εμβαδόν S


Γραμμή 24: Γραμμή 27:
<math>\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} = -(\frac{d\overrightarrow B}{dt}\cdot \overrightarrow S + \frac{d\overrightarrow S}{dt}\cdot \overrightarrow B)</math>
<math>\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} = -(\frac{d\overrightarrow B}{dt}\cdot \overrightarrow S + \frac{d\overrightarrow S}{dt}\cdot \overrightarrow B)</math>


== Ανάλυση ==
===Ανάλυση===


Από τον ορισμό της γίνεται προφανές ότι η ανάπτυξη αυτής της δύναμης μπορεί να γίνει με 2 τρόπους:
Από τον ορισμό της γίνεται προφανές ότι η ανάπτυξη αυτής της δύναμης μπορεί να γίνει με 2 τρόπους:
Γραμμή 31: Γραμμή 34:
Για πρακτικούς λόγους συνήθως μεταβάλλεται η ένταση καθώς ο αγωγός είναι σταθερού εμβαδού. Σε αυτή την περίπτωση η μεταβολή του εμβαδού της διατομής στο χρόνο είναι μηδέν, δηλ. <math>\frac{d\overrightarrow S}{dt} = 0</math> και γι' αυτό ο 2<sup>ος</sup> όρος της εξίσωσης μηδενίζεται.
Για πρακτικούς λόγους συνήθως μεταβάλλεται η ένταση καθώς ο αγωγός είναι σταθερού εμβαδού. Σε αυτή την περίπτωση η μεταβολή του εμβαδού της διατομής στο χρόνο είναι μηδέν, δηλ. <math>\frac{d\overrightarrow S}{dt} = 0</math> και γι' αυτό ο 2<sup>ος</sup> όρος της εξίσωσης μηδενίζεται.


=== Εφαρμογή ===
===Εφαρμογή===


Όταν ένας αγωγός με μήκος <math>\overrightarrow l</math> κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο εντάσεως <math>\overrightarrow B</math>, διαρρέεται από ρεύμα [[ένταση ηλεκτρικού ρεύματος|εντάσεως]] <math>\overrightarrow I</math> και έχει ταχύτητα <math>\overrightarrow v</math>, τότε παρατηρείται ότι ανάμεσα στα άκρα του δημιουργείται ΗΕΔ μέτρου <math>\mathcal{E_{\epsilon \pi}} = \overrightarrow l \cdot (\overrightarrow \upsilon \times \overrightarrow B)</math> και στον αγωγό ασκείται [[δύναμη Laplace]] μέτρου <math>\overrightarrow F_L = I \cdot (\overrightarrow l \times \overrightarrow B)</math> με φορά που δείχνεται από τον [[Κανόνας του δεξιού χεριού|κανόνα του δεξιού χεριού]] (ακόμα και για τους αριστερόχειρες).
Όταν ένας αγωγός με μήκος <math>\overrightarrow l</math> κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο εντάσεως <math>\overrightarrow B</math>, διαρρέεται από ρεύμα [[ένταση ηλεκτρικού ρεύματος|εντάσεως]] <math>\overrightarrow I</math> και έχει ταχύτητα <math>\overrightarrow v</math>, τότε παρατηρείται ότι ανάμεσα στα άκρα του δημιουργείται ΗΕΔ μέτρου <math>\mathcal{E_{\epsilon \pi}} = \overrightarrow l \cdot (\overrightarrow \upsilon \times \overrightarrow B)</math> και στον αγωγό ασκείται [[δύναμη Laplace]] μέτρου <math>\overrightarrow F_L = I \cdot (\overrightarrow l \times \overrightarrow B)</math> με φορά που δείχνεται από τον [[Κανόνας του δεξιού χεριού|κανόνα του δεξιού χεριού]] (ακόμα και για τους αριστερόχειρες).
{{επέκταση}}


[[Κατηγορία:Ηλεκτρομαγνητισμός]]
[[Κατηγορία:Ηλεκτρομαγνητισμός]]

Έκδοση από την 21:10, 28 Δεκεμβρίου 2010

Ηλεκτρεγερτική δύναμη (συντομογραφικά: ΗΕΔ) είναι η "δύναμη" που προκαλεί τη ροή ηλεκτρονίων σε οποιοδήποτε κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ο όρος "δύναμη" χρησιμοποιείται για ιστορικούς λόγους καθώς δεν πρόκειται για δύναμη αλλά για δυναμικό, δηλαδή ενέργεια ανά μονάδα ηλεκτρικού φορτίου. Ακριβέστερα, η ΗΕΔ είναι η το εξωτερικό έργο που απαιτείται ανά μονάδα φορτίου για τη δημιουργία διαφοράς δυναμικού σε δύο ανοιχτούς ακροδέκτες. Για να το κατανοήσουμε μπορούμε να φανταστούμε ένα κομμάτι καλώδιο (ανοιχτό βρόχο) και η ΗΕΔ είναι αυτό που σπρώχνει τα θετικά φορτία προς το ένα άκρο και τα αρνητικά προς το άλλο. Όταν υπάρχει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης ζωγραφίζουμε και ένα κουτάκι μεταξύ των δύο ανοιχτών άκρων του καλωδίου και σημειώνουμε την τάση που δημιουργείται στα δύο άκρα του. Αν τα δύο άκρα συνδεθούν σε κλειστό κύκλωμα θα έχουμε ροή ρεύματος και θα καταναλώνεται συνεχώς η ενέργεια που προσδίδει η ΗΕΔ στο υπόλοιπο σύστημα, δηλαδή θα έχουμε κατανάλωση ισχύος (όσο η ΗΕΔ υπάρχει πχ μέχρι να αποφορτίσει αν είναι μπαταρία).

Μονάδα Μέτρησης

Μονάδα μέτρησης είναι το Volt αφού είναι διαφορά δυναμικού.

Πηγές ΗΕΔ

Ηλεκτρεγερτική δύναμη μπορεί να παρέχει οποιαδήποτε πηγή ηλεκτρικής τάσης, όπως:

ΗΕΔ λόγω μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου

Ενώ σε μια μπαταρία η ΗΕΔ μπορεί να παράγεται, για παράδειγμα, από κάποια χημική αντίδραση, σε ένα ηλεκτροκινητήρα παράγεται από μαγνητικό πεδίο το οποίο κινείται σε σχέση με αγωγό.
Ορίζουμε σαν ροή Φ που περνά από μια διατομή εμβαδού S, το γινόμενο της εντάσεως Β του μαγνητικού πεδίου επί το εμβαδόν S

Με την βοήθεια αυτής της σχέσης ορίζεται η Ηλεκτρεγερτική Δύναμη σαν:

Ανάλυση

Από τον ορισμό της γίνεται προφανές ότι η ανάπτυξη αυτής της δύναμης μπορεί να γίνει με 2 τρόπους:

  • Με μεταβολή της εντάσεως του μαγνητικού πεδίου
  • Mε μεταβολή της διατομής αγωγού, δηλαδή του μέτρου του διανύσματος

Για πρακτικούς λόγους συνήθως μεταβάλλεται η ένταση καθώς ο αγωγός είναι σταθερού εμβαδού. Σε αυτή την περίπτωση η μεταβολή του εμβαδού της διατομής στο χρόνο είναι μηδέν, δηλ. και γι' αυτό ο 2ος όρος της εξίσωσης μηδενίζεται.

Εφαρμογή

Όταν ένας αγωγός με μήκος κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο εντάσεως , διαρρέεται από ρεύμα εντάσεως και έχει ταχύτητα , τότε παρατηρείται ότι ανάμεσα στα άκρα του δημιουργείται ΗΕΔ μέτρου και στον αγωγό ασκείται δύναμη Laplace μέτρου με φορά που δείχνεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού (ακόμα και για τους αριστερόχειρες).