기전력 (EMF)은 대부분의 사람들에게 생소한 개념이지만보다 친숙한 전압 개념과 밀접하게 관련되어 있습니다. 둘의 차이점과 EMF가 의미하는 바를 이해하면 많은 문제를 해결하는 데 필요한 도구가 제공됩니다. 물리학 및 전자 분야의 문제를 해결하고 배터리의 내부 저항 개념을 소개합니다. EMF는 일반적인 전위차 측정 에서처럼 값을 감소시키는 내부 저항없이 배터리의 전압을 알려줍니다. 가지고있는 정보에 따라 몇 가지 다른 방법으로 계산할 수 있습니다.
TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)
공식을 사용하여 EMF를 계산합니다.
ε = V + Ir
여기서 (V)는 셀의 전압을, (I)는 회로의 전류를, (r)은 셀의 내부 저항을 의미합니다.
EMF 란?
기전력은 전류가 흐르지 않을 때 배터리 단자의 전위차 (즉, 전압)입니다. 이것이 차이를 만들어내는 것처럼 보이지 않을 수도 있지만 모든 배터리에는 "내부 저항"이 있습니다. 이것은 회로의 전류를 감소시키는 일반적인 저항처럼 배터리 안에 존재합니다. 그 자체. 이는 배터리의 셀을 구성하는 데 사용되는 재료가 자체 저항을 가지고 있기 때문입니다 (기본적으로 모든 재료가 그렇기 때문에).
셀을 통해 전류가 흐르지 않을 때이 내부 저항은 속도를 늦출 전류가 없기 때문에 아무것도 변경하지 않습니다. 어떤 의미에서 EMF는 이상적인 상황에서 터미널의 최대 전위차로 생각할 수 있으며 실제로는 항상 배터리 전압보다 큽니다.
EMF 계산 방정식
EMF를 계산하는 데는 두 가지 주요 방정식이 있습니다. 가장 기본적인 정의는 각 전하 쿨롱 (Q)이 세포를 통과 할 때 선택하는 에너지 줄 (E)의 수입니다.
여기서 (ε)는 기전력의 기호, (E)는 회로의 에너지, (Q)는 회로의 전하입니다. 결과 에너지와 셀을 통과하는 전하량을 알고 있다면 이것은 EMF를 계산하는 가장 간단한 방법이지만 대부분의 경우 해당 정보를 가지고 있지 않습니다.
대신 옴의 법칙 (V = IR)과 같은 정의를 사용할 수 있습니다. 이것은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
\ epsilon = I (R + r)
(I)는 전류를 의미하고, (R)은 해당 회로의 저항을, (r)은 셀의 내부 저항을 의미합니다. 이를 확장하면 옴의 법칙과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있습니다.
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
이것은 터미널의 전압 (실제 상황에서 사용되는 전압), 흐르는 전류 및 셀의 내부 저항을 알고있는 경우 EMF를 계산할 수 있음을 보여줍니다.
EMF를 계산하는 방법: 예
예를 들어, 전위차가 3.2V이고 전류가 0.6A이고 배터리의 내부 저항이 0.5 옴인 회로가 있다고 가정 해보십시오. 위의 공식 사용 :
\ epsilon = V + Ir = 3.2 \ text {V} + (0.6 \ text {A}) (0.5 \ text {} \ Omega) = 3.5 \ text {V}
따라서이 회로의 EMF는 3.5V입니다.