Elektromotorická síla (EMF) je pro většinu lidí neznámým pojmem, ale úzce souvisí s známějším pojmem napětí. Pochopení rozdílu mezi těmito dvěma a tím, co EMF znamená, vám poskytne nástroje, které potřebujete vyřešit mnoho problémy ve fyzice a elektronice a zavádí koncept vnitřního odporu baterie. EMF vám řekne napětí baterie, aniž by vnitřní odpor snižoval hodnotu, jak to dělá pro běžné měření rozdílu potenciálů. Můžete to vypočítat několika různými způsoby, podle toho, jaké informace máte.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Vypočítejte EMF pomocí vzorce:
ε = V + Ir
Zde (V) znamená napětí článku, (I) znamená proud v obvodu a (r) znamená vnitřní odpor článku.
Co je EMF?
Elektromotorická síla je potenciální rozdíl (tj. Napětí) na svorkách baterie, když neprotéká žádný proud. To se nemusí zdát, jako by to změnilo, ale každá baterie má „vnitřní odpor“. Tohle je jako obyčejný odpor, který snižuje proud v obvodu, ale existuje v baterii sám. Je to proto, že materiály použité k vytvoření článků v baterii mají svůj vlastní odpor (protože v podstatě všechny materiály mají).
Když buňkou neprotéká žádný proud, tento vnitřní odpor nic nezmění, protože neexistuje žádný proud, který by zpomalil. Svým způsobem lze EMF považovat za maximální potenciální rozdíl mezi svorkami v idealizované situaci a v praxi je vždy větší než napětí baterie.
Rovnice pro výpočet EMF
Existují dvě hlavní rovnice pro výpočet EMF. Nejzákladnější definicí je počet joulů energie (E), které každý coulomb náboje (Q) nabere při průchodu buňkou:
Kde (ε) je symbol elektromotorické síly, (E) je energie v obvodu a (Q) je náboj obvodu. Pokud znáte výslednou energii a množství náboje procházejícího buňkou, je to nejjednodušší způsob výpočtu EMF, ale ve většině případů tyto informace nebudete mít.
Místo toho můžete definici použít spíše jako Ohmův zákon (V = IR). To lze vyjádřit jako:
\ epsilon = I (R + r)
S (I) znamená proud, (R) pro odpor příslušného obvodu a (r) pro vnitřní odpor článku. Jeho rozšíření odhaluje úzkou souvislost s Ohmovým zákonem:
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
To ukazuje, že můžete vypočítat EMF, pokud znáte napětí na svorkách (napětí, které se používá v situacích v reálném světě), protékající proud a vnitřní odpor článku.
Jak vypočítat EMF: Příklad
Jako příklad si představte, že máte obvod s rozdílem potenciálů 3,2 V, protékajícím proudem 0,6 A a vnitřním odporem baterie 0,5 ohmu. Pomocí výše uvedeného vzorce:
\ epsilon = V + Ir = 3,2 \ text {V} + (0,6 \ text {A}) (0,5 \ text {} \ Omega) = 3,5 \ text {V}
EMF tohoto obvodu je tedy 3,5 V.