Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Što je EMF?
- Jednadžbe za izračunavanje EMF-a
- Kako izračunati EMF: primjer
Elektromotorna sila (EMF) većini je ljudi nepoznati pojam, ali usko je povezana s poznatijim pojmom napona. Razumijevanje razlike između dva i onoga što znači EMF daje vam potrebne alate za rješavanje mnogih problema iz fizike i elektronike, te uvodi koncept unutarnjeg otpora baterije. EMF vam govori kako napon akumulatora bez unutarnjeg otpora smanjuje vrijednost kao što je to slučaj sa uobičajenim mjerenjima razlika potencijala. Možete ga izračunati na nekoliko različitih načina, ovisno o informacijama koje imate.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Izračunajte EMF pomoću formule:
ε = V + Ir
Ovdje (V) označava napon ćelije, (I) znači struju u krugu i (r) znači unutarnji otpor ćelije.
Što je EMF?
Elektromotorna sila je razlika potencijala (tj. Napona) preko stezaljki akumulatora kada ne teče struja. Ovo se možda ne čini kao da bi napravilo razliku, ali svaka baterija ima "unutarnji otpor". To je poput uobičajenog otpora koji smanjuje struju u krugu, ali postoji unutar same baterije. To je zbog toga što materijali korišteni za sastavljanje stanica u bateriji imaju vlastiti otpor (jer to u suštini imaju svi materijali).
Kad kroz ćeliju ne teče struja, taj unutarnji otpor ne mijenja ništa jer nema struje da se uspori. Na neki se način EMF može smatrati maksimalnom razlikom potencijala na terminalima u idealiziranom stanju i uvijek je veći od napona baterije u praksi.
Jednadžbe za izračunavanje EMF-a
Postoje dvije glavne jednadžbe za izračunavanje EMF-a. Najosnovnija definicija je broj joula energije (E) koje svaki kubni naboj (Q) pokupi dok prolazi kroz ćeliju:
ε = E ÷ Q
Gdje je (ε) simbol za elektromotornu silu, (E) je energija u krugu i (Q) je naboj kruga. Ako znate dobivenu energiju i količinu naboja koji prolaze kroz ćeliju, to je najjednostavniji način izračunavanja EMF-a, ali u većini slučajeva nećete imati te podatke.
Umjesto toga, možete koristiti definiciju više kao Ohmov zakon (V = IR). To se može izraziti kao:
ε = I (R + r)
Sa (I) što znači struja, (R) za otpor dotičnog kruga i (r) za unutarnji otpor ćelije. Proširivanjem ovo otkriva se uska veza s Ohmovim zakonom:
ε = IR + Ir
= V + Ir
To pokazuje da možete izračunati EMF ako znate napon na terminalima (napon kakav se koristi u stvarnim situacijama), struju koja teče i unutarnji otpor ćelije.
Kako izračunati EMF: primjer
Kao primjer, zamislite da imate krug s potencijalnom razlikom od 3,2 V, struje koja teče 0,6 A i unutarnji otpor baterije na 0,5 ohma. Korištenje gornje formule:
ε = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
Dakle, EMF ovog kruga je 3,5 V.