Vsebina
Elektromotorna sila (EMF) je večini ljudi neznan pojem, vendar je tesno povezan z bolj znanim konceptom napetosti. Razumevanje razlike med dvema in tem, kar pomeni EMF, vam ponuja potrebna orodja za reševanje številnih težav v fiziki in elektroniki ter uvaja koncept notranje odpornosti baterije. EMF vam pove napetost baterije, ne da bi notranji upor zmanjšal vrednost, kot to velja za navadne meritve razlike potenciala. Izračunate ga lahko na nekaj različnih načinov, odvisno od informacij, ki jih imate.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Izračunajte EMF po formuli:
ε = V + Ir
Tukaj (V) pomeni napetost celice, (I) pomeni tok v tokokrogu in (r) pomeni notranji upor celice.
Kaj je EMF?
Elektromotorna sila je potencialna razlika (t.j. napetost) čez sponke akumulatorja, kadar ne teče noben tok. To se morda ne zdi, kot da bi to spremenilo, vendar ima vsaka baterija "notranjo odpornost". To je kot običajni upor, ki zmanjšuje tok v vezju, vendar obstaja znotraj same baterije. To je zato, ker imajo materiali, ki se uporabljajo za sestavljanje celic v bateriji, svojo odpornost (saj v bistvu to počnejo vsi materiali).
Ko skozi celico ne teče tok, ta notranji upor ničesar ne spremeni, ker ni trenutnega, da bi se upočasnil. Na nek način je EMF mogoče razumeti kot največjo potencialno razliko med sponkami v idealiziranih razmerah in je vedno večja od napetosti akumulatorja v praksi.
Enačbe za izračun EMF
Za izračun EMF obstajata dve glavni enačbi. Najbolj temeljna opredelitev je število energijskih džulov (E), ki jih vsak naboj (Q) pobere, ko gre skozi celico:
ε = E ÷ Q
Kjer je (ε) simbol elektromotorne sile, (E) je energija v tokokrogu in (Q) naboj vezja. Če poznate nastalo energijo in količino naboja skozi celico, je to najpreprostejši način izračuna EMF, vendar v večini primerov teh informacij ne boste imeli.
Namesto tega lahko uporabite definicijo bolj kot Ohmov zakon (V = IR). To lahko izrazimo kot:
ε = I (R + r)
Z (I) pomeni tok, (R) za upor zadevnega vezja in (r) za notranji upor celice. Če to razširite, razkrivate tesno povezavo z Ohmovim zakonom:
ε = IR + Ir
= V + Ir
To kaže, da lahko izračunate EMF, če poznate napetost na sponkah (napetost, ki se uporablja v resničnih situacijah), trenutni pretok in notranjo upornost celice.
Kako izračunati EMF: primer
Za primer si predstavljajte, da imate vezje s potencialno razliko 3,2 V, s tokom 0,6 A, ki teče in notranjo upornostjo baterije pri 0,5 ohma. Uporaba zgornje formule:
ε = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
Torej je EMF tega vezja 3,5 V.