Elektromotoorjõud (EMF) on enamiku inimeste jaoks harjumatu mõiste, kuid see on tihedalt seotud tuttavama pinge mõistega. Mõeldes nende kahe erinevust ja seda, mida tähendab EMF, saate tööriistu, mida vajate paljude lahendamiseks füüsika ja elektroonika probleeme ning tutvustab aku sisetakistuse mõistet. EMF ütleb teile aku pinge, ilma et sisetakistus vähendaks väärtust, nagu tavaliste potentsiaalsete erinevuste mõõtmisel. Saate selle arvutada mitmel erineval viisil, sõltuvalt sellest, milline teave teil on.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
EMF arvutamiseks kasutage valemit:
e = V + Ir
Siin (V) tähendab elemendi pinget, (I) voolu vooluahelat ja (r) elemendi sisemist takistust.
Mis on EMF?
Elektromotoorjõud on potentsiaalide erinevus (st pinge) aku klemmide vahel, kui vool ei voola. Võib tunduda, et see ei muudaks midagi, kuid igal akul on sisemine takistus. See on nagu tavaline takistus, mis vähendab vooluahelas voolu, kuid see eksisteerib aku sees ise. Selle põhjuseks on asjaolu, et aku rakkude moodustamiseks kasutatud materjalidel on oma takistus (kuna seda teevad põhimõtteliselt kõik materjalid).
Kui raku kaudu ei voola voolu, ei muuda see sisemine takistus midagi, kuna selle aeglustamiseks pole voolu. Mõnes mõttes võib EMF-i mõelda kui klemmide maksimaalset potentsiaalset erinevust idealiseeritud olukorras ja see on praktikas alati suurem kui aku pinge.
EMF arvutamise võrrandid
EMF-i arvutamiseks on kaks peamist võrrandit. Põhimõtteline määratlus on energiajugulite arv (E), mida iga laengukulon (Q) raku läbides üles võtab:
Kus (ε) on elektromotoorjõu sümbol, (E) on vooluringi energia ja (Q) vooluahela laeng. Kui teate saadud energiat ja rakku läbiva laengu hulka, on see EMF-i arvutamiseks kõige lihtsam viis, kuid enamasti pole teil seda teavet.
Selle asemel võite kasutada määratlust rohkem nagu Ohmi seadus (V = IR). Seda võib väljendada järgmiselt:
\ epsilon = I (R + r)
(I) tähendab voolu, (R) kõnesoleva vooluahela takistust ja (r) raku sisetakistust. Selle laiendamine näitab tihedat seost Ohmi seadusega:
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
See näitab, et saate arvutada EMF-i, kui teate klemmide pinget (pinget, mida kasutatakse reaalsetes olukordades), voolavat voolu ja elemendi sisemist takistust.
EMF arvutamine: näide
Näiteks kujutage ette, et teil on vooluahel, mille potentsiaalide erinevus on 3,2 V, voolava vooluga 0,6 A ja aku sisetakistusega 0,5 oomi. Kasutades ülaltoodud valemit:
\ epsilon = V + Ir = 3.2 \ text {V} + (0.6 \ text {A}) (0.5 \ text {} \ Omega) = 3.5 \ text {V}
Nii et selle vooluahela EMF on 3,5 V.