Gaya gerak listrik (EMF) adalah konsep yang asing bagi kebanyakan orang, tetapi ini terkait erat dengan konsep tegangan yang lebih akrab. Memahami perbedaan antara keduanya dan apa artinya EMF memberi Anda alat yang Anda butuhkan untuk menyelesaikan banyak hal masalah dalam fisika dan elektronik, dan memperkenalkan konsep resistansi internal baterai. EMF memberi tahu Anda tegangan baterai tanpa resistansi internal yang mengurangi nilai seperti halnya untuk pengukuran beda potensial biasa. Anda dapat menghitungnya dengan beberapa cara berbeda, tergantung pada informasi yang Anda miliki.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Hitung EMF menggunakan rumus:
= V + Ir
Di sini (V) berarti tegangan sel, (I) berarti arus dalam rangkaian dan (r) berarti hambatan dalam sel.
Apa itu EMF?
Gaya gerak listrik adalah perbedaan potensial (yaitu, tegangan) di terminal baterai ketika tidak ada arus yang mengalir. Ini mungkin tidak akan membuat perbedaan, tetapi setiap baterai memiliki "resistansi internal." Ini adalah seperti hambatan biasa yang mengurangi arus dalam rangkaian, tetapi ada di dalam baterai diri. Ini karena bahan-bahan yang digunakan untuk membuat sel-sel dalam baterai memiliki daya tahannya sendiri (karena pada dasarnya semua bahan demikian).
Ketika tidak ada arus yang mengalir melalui sel, resistansi internal ini tidak mengubah apa pun karena tidak ada arus untuk memperlambatnya. Di satu sisi, EMF dapat dianggap sebagai perbedaan potensial maksimum di terminal dalam situasi ideal, dan dalam praktiknya selalu lebih besar daripada tegangan baterai.
Persamaan untuk Menghitung EMF
Ada dua persamaan utama untuk menghitung EMF. Definisi paling mendasar adalah jumlah joule energi (E) yang diambil setiap coulomb muatan (Q) saat melewati sel:
Dimana (ε) adalah simbol gaya gerak listrik, (E) adalah energi dalam rangkaian dan (Q) adalah muatan rangkaian. Jika Anda mengetahui energi yang dihasilkan dan jumlah muatan yang melewati sel, ini adalah cara paling sederhana untuk menghitung EMF, tetapi dalam banyak kasus Anda tidak akan memiliki informasi itu.
Sebagai gantinya, Anda dapat menggunakan definisi lebih seperti hukum Ohm (V = IR). Hal ini dapat dinyatakan sebagai:
\epsilon =I(R+r)
Dengan (I) berarti arus, (R) untuk resistansi rangkaian yang bersangkutan dan (r) untuk resistansi internal sel. Memperluas ini mengungkapkan hubungan dekat dengan hukum Ohm:
\epsilon =IR+Ir=V+Ir
Ini menunjukkan Anda dapat menghitung EMF jika Anda mengetahui tegangan di terminal (tegangan seperti yang digunakan dalam situasi dunia nyata), arus yang mengalir dan resistansi internal sel.
Cara Menghitung EMF: Contoh
Sebagai contoh, bayangkan Anda memiliki rangkaian dengan beda potensial 3,2 V, dengan arus 0,6 A yang mengalir dan resistansi internal baterai pada 0,5 ohm. Menggunakan rumus di atas:
\epsilon =V+Ir = 3.2\text{ V}+(0.6\text{ A})(0.5\text{ }\Omega)=3.5\text{ V}
Jadi EMF dari rangkaian ini adalah 3,5 V.