Sähkömoottorivoima (EMF) on tuntematon käsite useimmille ihmisille, mutta se liittyy läheisesti tuttuun jännitteen käsitteeseen. Näiden kahden ja EMF: n välisen eron ymmärtäminen antaa sinulle tarvittavat työkalut monien ratkaisemiseksi fysiikan ja elektroniikan ongelmia, ja esittelee akun sisäisen vastuksen käsitteen. EMF kertoo akun jännitteen ilman, että sisäinen vastus pienentää arvoa, kuten tavallisten potentiaalierojen mittauksissa. Voit laskea sen muutamalla eri tavalla riippuen siitä, mitä tietoja sinulla on.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Laske EMF käyttämällä kaavaa:
e = V + Ir
Tässä (V) tarkoittaa kennon jännitettä, (I) tarkoittaa virtaa piirissä ja (r) kennon sisäistä vastusta.
Mikä on EMF?
Sähkömoottori on potentiaaliero (ts. Jännite) akun napojen välillä, kun virtaa ei virtaa. Tämä ei ehkä näytä olevan merkitystä, mutta jokaisella akulla on "sisäinen vastus". Tämä on kuten tavallinen vastus, joka vähentää virtaa piirissä, mutta se on olemassa akussa itse. Tämä johtuu siitä, että akun solujen muodostamiseen käytetyillä materiaaleilla on oma vastuksensa (koska olennaisesti kaikki materiaalit tekevät).
Kun solun läpi ei virtaa virtaa, tämä sisäinen vastus ei muuta mitään, koska sille ei ole virtaa hidastua. Tavallaan EMF: n voidaan ajatella olevan suurin mahdollinen ero liittimien välillä idealisoidussa tilanteessa, ja se on aina suurempi kuin akun jännite käytännössä.
Yhtälöt EMF: n laskemiseksi
EMF: n laskemiseksi on kaksi pääyhtälöä. Pohjimmiltaan määritelmä on energiajoulien määrä (E), joista kukin varauksen kulma (Q) poimii kulkiessaan solun läpi:
Missä (ε) on sähkömoottorin voiman symboli, (E) on piirin energia ja (Q) piirin varaus. Jos tiedät tuloksena olevan energian ja solun läpi kulkevan varauksen määrän, tämä on yksinkertaisin tapa laskea EMF, mutta useimmissa tapauksissa sinulla ei ole näitä tietoja.
Sen sijaan voit käyttää määritelmää enemmän kuin Ohmin laki (V = IR). Tämä voidaan ilmaista seuraavasti:
\ epsilon = I (R + r)
Kun (I) tarkoittaa virtaa, (R) kyseisen piirin vastukselle ja (r) kennon sisäiselle resistanssille. Tämän laajentaminen paljastaa läheisen yhteyden Ohmin lakiin:
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
Tämä osoittaa, että voit laskea EMF: n, jos tiedät liittimien yli tulevan jännitteen (todellisessa tilanteessa käytetyn jännitteen), virtaavan virran ja kennon sisäisen vastuksen.
Kuinka laskea EMF: Esimerkki
Kuvittele esimerkiksi, että sinulla on piiri, jonka potentiaaliero on 3,2 V, virran ollessa 0,6 A ja akun sisäisen vastuksen ollessa 0,5 ohmia. Käyttämällä yllä olevaa kaavaa:
\ epsilon = V + Ir = 3.2 \ text {V} + (0.6 \ text {A}) (0.5 \ text {} \ Omega) = 3.5 \ text {V}
Joten tämän piirin EMF on 3,5 V.