Elektromotor kuvvet (EMF) çoğu insan için yabancı bir kavramdır, ancak daha tanıdık voltaj kavramıyla yakından bağlantılıdır. İkisi arasındaki farkı ve EMF'nin ne anlama geldiğini anlamak, birçok sorunu çözmek için ihtiyacınız olan araçları sağlar. fizik ve elektronikteki problemler ve bir pilin iç direnci kavramını tanıtır. EMF, sıradan potansiyel fark ölçümlerinde olduğu gibi, dahili direnç değeri düşürmeden size pilin voltajını söyler. Sahip olduğunuz bilgilere bağlı olarak birkaç farklı şekilde hesaplayabilirsiniz.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Aşağıdaki formülü kullanarak EMF'yi hesaplayın:
ε = V + Ir
Burada (V) hücrenin gerilimini, (I) devredeki akımı ve (r) hücrenin iç direncini ifade etmektedir.
EMF Nedir?
Elektromotor kuvvet, hiçbir akım akmıyorken pilin terminalleri arasındaki potansiyel farktır (yani voltaj). Bu bir fark yaratmayacak gibi görünebilir, ancak her pilin “iç direnci” vardır. Bu bir devredeki akımı azaltan sıradan direnç gibi, ancak pilin içinde var kendisi. Bunun nedeni, pildeki hücreleri oluşturmak için kullanılan malzemelerin kendi dirençlerine sahip olmasıdır (çünkü esasen tüm malzemeler böyledir).
Hücreden akım geçmediğinde, bu iç direnç hiçbir şeyi değiştirmez çünkü onu yavaşlatacak bir akım yoktur. Bir bakıma EMF, idealleştirilmiş bir durumda terminaller arasındaki maksimum potansiyel fark olarak düşünülebilir ve pratikte her zaman pilin voltajından daha büyüktür.
EMF Hesaplama Denklemleri
EMF'yi hesaplamak için iki ana denklem vardır. En temel tanım, her bir yükün (Q) hücreden geçerken aldığı enerjinin (E) sayısıdır:
Burada (ε) elektromotor kuvvetin sembolü, (E) devredeki enerji ve (Q) devrenin yüküdür. Ortaya çıkan enerjiyi ve hücreden geçen yük miktarını biliyorsanız, EMF'yi hesaplamanın en basit yolu budur, ancak çoğu durumda bu bilgiye sahip olmazsınız.
Bunun yerine, Ohm yasasına (V = IR) daha çok benzeyen tanımı kullanabilirsiniz. Bu şu şekilde ifade edilebilir:
\epsilon =I(R+r)
(I) akım anlamına gelir, (R) söz konusu devrenin direnci ve (r) hücrenin iç direnci içindir. Bunu genişletmek, Ohm yasasıyla yakın bağlantıyı ortaya çıkarır:
\epsilon =IR+Ir=V+Ir
Bu, terminaller arasındaki voltajı (gerçek dünya durumlarında kullanılan voltaj), akan akımı ve hücrenin iç direncini biliyorsanız EMF'yi hesaplayabileceğinizi gösterir.
EMF Nasıl Hesaplanır: Bir Örnek
Örnek olarak, 3,2 V potansiyel farkı olan, 0,6 A akım akan ve pilin iç direnci 0,5 ohm olan bir devreniz olduğunu hayal edin. Yukarıdaki formülü kullanarak:
\epsilon =V+Ir = 3,2\text{ V}+(0,6\text{ A})(0,5\text{ }\Omega)=3,5\text{ V}
Yani bu devrenin EMF'si 3,5 V'tur.