Elektromotorna sila (EMF) je za večino ljudi neznan koncept, vendar je tesno povezana z bolj znanim konceptom napetosti. Če razumete razliko med njima in kaj pomeni EMF, boste dobili veliko orodij, ki jih potrebujete za rešitev težave s fiziko in elektroniko ter uvaja koncept notranjega upora baterije. EMF vam pove napetost akumulatorja, ne da bi notranji upor zmanjšal vrednost, kot to počne pri običajnih meritvah potencialne razlike. Izračunate ga lahko na nekaj različnih načinov, odvisno od podatkov, ki jih imate.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Izračunajte EMF po formuli:
ε = V + Ir
Tu pomeni (V) napetost celice, (I) tok v tokokrogu in (r) notranji upor celice.
Kaj je EMF?
Elektromotorna sila je potencialna razlika (tj. Napetost) na sponkah akumulatorja, ko ne teče tok. To se morda ne zdi pomembno, vendar ima vsaka baterija "notranji upor". To je kot običajni upor, ki zmanjšuje tok v tokokrogu, vendar obstaja v bateriji sama. To je zato, ker imajo materiali, ki se uporabljajo za izdelavo celic v bateriji, lastno odpornost (saj v bistvu vsi materiali to počnejo).
Ko skozi celico ne teče tok, ta notranji upor ne spremeni ničesar, ker ni toka, da bi se upočasnil. Na nek način lahko EMF predstavljamo kot največjo potencialno razliko na terminalih v idealiziranem položaju in je v praksi vedno večja od napetosti akumulatorja.
Enačbe za izračun EMF
Za izračun EMF obstajata dve glavni enačbi. Najosnovnejša opredelitev je število joulov energije (E), ki jo vsak kulon naboja (Q) pobere, ko prehaja skozi celico:
Kjer je (ε) simbol za elektromotorno silo, (E) je energija v vezju, (Q) pa naboj vezja. Če poznate nastalo energijo in količino naboja, ki prehaja skozi celico, je to najpreprostejši način za izračun EMF, vendar v večini primerov teh informacij ne boste imeli.
Namesto tega lahko uporabite definicijo bolj kot Ohmov zakon (V = IR). To lahko izrazimo kot:
\ epsilon = I (R + r)
Z (I) pomeni tok, (R) za upornost zadevnega vezja in (r) za notranji upor celice. Razširitev tega razkriva tesno povezavo z Ohmovim zakonom:
\ epsilon = IR + Ir = V + Ir
To kaže, da lahko EMF izračunate, če poznate napetost na sponkah (napetost, ki se uporablja v resničnih situacijah), tok, ki teče, in notranji upor celice.
Kako izračunati EMF: primer
Za primer si predstavljamo, da imate vezje z potencialno razliko 3,2 V, s tokom, ki teče 0,6 A, in notranjim uporom baterije pri 0,5 ohma. Uporaba zgornje formule:
\ epsilon = V + Ir = 3,2 \ besedilo {V} + (0,6 \ besedilo {A}) (0,5 \ besedilo {} \ Omega) = 3,5 \ besedilo {V}
Torej je EMF tega vezja 3,5 V.