• 電動勢

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    簡介

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    電磁學電子學中,電動勢(也稱為電動勢,縮寫為 emf,表示為 E {\displaystyle {\mathcal {E}}} 或 ξ {\displaystyle {\xi }} )是一種傳遞給電路的能量 每單位電荷,以伏特為單位。 稱為電換能器的設備通過將其他形式的能量轉換為電能來提供電動勢。

    其他電氣設備也會產生電動勢,例如轉換化學能電池和轉換機械能發電機。 這種能量轉換是通過物理力對電荷施加物理功來實現的。 然而,電動勢本身并不是物理力。

    電子-液壓類比可以將電動勢視為泵對水所做的機械功,這會導致壓差(類似于電壓)。

    電磁感應中,emf 可以定義為圍繞導體的閉合環路,如果基本電荷(例如電子)繞環路行進一次,它將對基本電荷(例如電子)完成電磁功。

    對于建模為 Thévenin 等效電路的兩端設備,等效電動勢可以測量為兩個端子之間的開路電壓。 如果外部電路連接到端子,則此電動勢可以驅動電流,在這種情況下,該設備將成為該電路的電壓源。

    盡管 emf 會產生電壓并且可以測量為電壓并且有時可以非正式地稱為電壓,但它們不是相同的現象。

    概覽

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    可以提供電動勢的設備包括電化學電池、熱電設備、太陽能電池、光電二極管發電機、電感器變壓器,甚至范德格拉夫發電機。 在自然界中,當磁場波動通過表面時會產生電動勢。 例如,地磁風暴期間地球磁場的移動會在電網中感應出電流,因為磁場線會移動并穿過導體。

    在電池中,引起端子之間電位差(電壓)的電荷分離是通過電極上的化學反應將化學勢能轉化為電磁勢能來實現的。 伏打電池可以被認為是在每個電極上都有一個原子尺寸的電荷泵,即:

    電動勢的(化學)源可以被認為是一種電荷泵,其作用是將正電荷從低電位點通過其內部移動到高電位點。

    在發電機中,發電機內部隨時間變化的磁場通過電磁感應產生電場,從而在發電機端子之間產生電勢差。 電荷分離發生在發電機內,因為電子從一個端子流向另一個端子,直到在開路情況下,產生的電場使進一步的電荷分離變得不可能。 由于電荷分離,電動勢被電壓抵消。 如果連接負載,該電壓可以驅動電流。 在這種電機中控制電動勢的一般原理是法拉第感應定律。

    歷史

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    1801 年,Alessandro Volta 引入了術語 force motrice électrique 來描述電池的活性劑(他于 1798 年左右發明)。這在英語中稱為電動勢。

    電動勢

    大約在 1830 年,邁克爾·法拉第 (Michael Faraday) 確定,兩個電極-電解質界面中每一個的化學反應都為伏打電池提供了電動勢。 也就是說,這些反應驅動電流,并不像早期過時的理論所認為的那樣是無窮無盡的能量來源。 在開路情況下,電荷分離一直持續到分離電荷產生的電場足以阻止反應為止。 多年前,Alessandro Volta 在他的電池的金屬-金屬(電極-電極)界面測量了接觸電勢差,他持有錯誤的觀點認為單獨接觸(不考慮化學反應)是電動勢的起源。

    符號和度量單位

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    電動勢通常表示為 E {\displaystyle {\mathcal {E}}} 或 ?。

    在沒有內阻的裝置中,如果通過該裝置的電荷 q {\displaystyle q} 通過做功獲得能量 W {\displaystyle W},則該裝置的凈電動勢是每單位電荷獲得的能量。

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    3. 歷史
    4. 符號和度量單位

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