Elektromotorická sila (EMF) je pre väčšinu ľudí neznámou koncepciou, ale úzko súvisí s známejšou koncepciou napätia. Pochopenie rozdielu medzi týmito dvoma a tým, čo znamená EMF, vám poskytne nástroje, ktoré potrebujete vyriešiť veľa problémov vo fyzike a elektronike a zavádza pojem vnútorný odpor batérie. EMF vám oznámi napätie batérie bez toho, aby vnútorný odpor znížil hodnotu, ako to robí pri bežných meraniach rozdielov potenciálov. Môžete to vypočítať niekoľkými rôznymi spôsobmi, podľa toho, aké informácie máte.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Vypočítajte EMF pomocou vzorca:
ε = V + Ir
Tu (V) znamená napätie článku, (I) znamená prúd v obvode a (r) znamená vnútorný odpor článku.
Čo je EMF?
Elektromotorická sila je potenciálny rozdiel (tj. Napätie) na svorkách batérie, keď netečie žiadny prúd. To sa nemusí zdať, že by to malo zmeniť, ale každá batéria má „vnútorný odpor“. Toto je ako bežný odpor, ktorý znižuje prúd v obvode, ale existuje v batérii sám. Je to tak preto, lebo materiály použité na zloženie článkov v batérii majú svoj vlastný odpor (pretože v podstate všetky materiály majú).
Ak bunkou nepreteká žiadny prúd, tento vnútorný odpor nič nezmení, pretože neexistuje žiadny prúd, ktorý by spomalil. Svojím spôsobom možno EMF považovať za maximálny rozdiel potenciálov na svorkách v idealizovanej situácii a v praxi je vždy väčší ako napätie batérie.
Rovnice pre výpočet EMF
Existujú dve hlavné rovnice pre výpočet EMF. Najzákladnejšou definíciou je počet joulov energie (E), ktoré každý coulomb náboja (Q) naberá pri prechode bunkou:
Kde (ε) je symbol elektromotorickej sily, (E) je energia v obvode a (Q) je náboj obvodu. Ak poznáte výslednú energiu a množstvo náboja prechádzajúceho bunkou, je to najjednoduchší spôsob výpočtu EMF, ale vo väčšine prípadov tieto informácie nebudete mať.
Namiesto toho môžete definíciu použiť skôr ako Ohmov zákon (V = IR). Môže to byť vyjadrené ako:
\ epsilon = I (R + r)
S (I) znamená prúd, (R) pre odpor príslušného obvodu a (r) pre vnútorný odpor článku. Jeho rozšírenie odhaľuje úzku súvislosť s Ohmovým zákonom:
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
To ukazuje, že môžete vypočítať EMF, ak poznáte napätie na svorkách (napätie, ktoré sa používa v skutočných situáciách), prúd, ktorý prúdi, a vnútorný odpor článku.
Ako vypočítať EMF: príklad
Ako príklad si predstavte, že máte obvod s potenciálovým rozdielom 3,2 V, s prúdom 0,6 A a vnútorným odporom batérie pri 0,5 ohme. Pomocou vyššie uvedeného vzorca:
\ epsilon = V + Ir = 3,2 \ text {V} + (0,6 \ text {A}) (0,5 \ text {} \ Omega) = 3,5 \ text {V}
Takže EMF tohto obvodu je 3,5 V.
