Obsah
Elektromotorická sila (EMF) je pre väčšinu ľudí neznámym konceptom, ale úzko súvisí so známym konceptom napätia. Pochopenie rozdielu medzi týmito dvoma a tým, čo znamená EMF, vám poskytuje nástroje, ktoré potrebujete na vyriešenie mnohých problémov vo fyzike a elektronike, a predstavuje pojem vnútorného odporu batérie. EMF vám povie, že napätie batérie bez vnútorného odporu znižuje hodnotu ako pri bežných meraniach potenciálneho rozdielu. Môžete to vypočítať niekoľkými rôznymi spôsobmi, v závislosti od toho, aké informácie máte.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Vypočítajte EMF pomocou vzorca:
e = V + Ir
Tu (V) znamená napätie článku, (I) znamená prúd v obvode a (r) znamená vnútorný odpor článku.
Čo je EMF?
Elektromotorická sila predstavuje potenciálový rozdiel (t. J. Napätie) naprieč svorkami batérie, keď neprúdi žiadny prúd. Nezdá sa, že by to malo nejaký význam, ale každá batéria má „vnútorný odpor“. Je to ako obyčajný odpor, ktorý znižuje prúd v obvode, ale existuje v samotnej batérii. Je to tak preto, že materiály použité na vytvorenie článkov v batérii majú svoj vlastný odpor (pretože v podstate všetky materiály áno).
Keď cez bunku neprúdi žiadny prúd, tento vnútorný odpor sa nemení nič, pretože neexistuje žiadny prúd, ktorý by spomaľoval. EMF možno v ideálnom prípade považovať za maximálny rozdiel potenciálu medzi terminálmi a v praxi je vždy väčší ako napätie batérie.
Rovnice pre výpočet EMF
Na výpočet EMF existujú dve hlavné rovnice. Najzákladnejšou definíciou je počet joulov energie (E), ktoré každá coulomb náboja (Q) zachytáva pri prechode bunkou:
ε = E ÷ Q
Kde (ε) je symbol pre elektromotorickú silu, (E) je energia v obvode a (Q) je náboj obvodu. Ak viete výslednú energiu a množstvo náboja, ktorý prechádza bunkou, je to najjednoduchší spôsob výpočtu EMF, ale vo väčšine prípadov tieto informácie nemáte.
Namiesto toho môžete použiť definíciu skôr ako Ohmov zákon (V = IR). To možno vyjadriť ako:
ε = I (R + r)
S (I) znamená prúd, (R) pre odpor príslušného obvodu a (r) pre vnútorný odpor bunky. Rozšírenie tohto odhalí úzke spojenie s Ohmovým zákonom:
e = IR + Ir
= V + Ir
To ukazuje, že môžete vypočítať EMF, ak viete napätie na svorkách (napätie použité v skutočných situáciách), prúd tečúci a vnútorný odpor bunky.
Ako vypočítať EMF: Príklad
Predstavte si napríklad, že máte obvod s rozdielom potenciálu 3,2 V, prúdom 0,6 A a vnútorným odporom batérie pri 0,5 ohme. Pomocou vyššie uvedeného vzorca:
e = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A x 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
EMF tohto obvodu je 3,5 V.