Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Co to jest EMF?
- Równania do obliczania pola elektromagnetycznego
- Jak obliczyć EMF: przykład
Siła elektromotoryczna (EMF) jest nieznaną koncepcją dla większości ludzi, ale jest ściśle związana z bardziej znaną koncepcją napięcia. Zrozumienie różnicy między nimi a tym, co oznacza EMF, zapewnia narzędzia, których potrzebujesz, aby rozwiązać wiele problemów w fizyce i elektronice, a także wprowadza pojęcie wewnętrznej rezystancji akumulatora. EMF informuje o napięciu akumulatora bez wewnętrznej rezystancji, zmniejszając wartość, tak jak ma to miejsce w przypadku zwykłych pomiarów różnic potencjałów. Możesz to obliczyć na kilka różnych sposobów, w zależności od posiadanych informacji.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Oblicz EMF za pomocą wzoru:
ε = V + Ir
Tutaj (V) oznacza napięcie ogniwa, (I) oznacza prąd w obwodzie, a (r) oznacza wewnętrzny opór ogniwa.
Co to jest EMF?
Siła elektromotoryczna to różnica potencjałów (tj. Napięcie) na zaciskach akumulatora, gdy nie płynie prąd. Może nie wydawać się, że miałoby to znaczenie, ale każda bateria ma „rezystancję wewnętrzną”. To jest jak zwykła rezystancja, która zmniejsza prąd w obwodzie, ale istnieje w samej baterii. Wynika to z faktu, że materiały użyte do wykonania ogniw akumulatora mają swoją własną odporność (ponieważ zasadniczo wszystkie materiały mają).
Gdy prąd nie przepływa przez komórkę, ten wewnętrzny opór nic nie zmienia, ponieważ nie ma prądu, aby mógł zwolnić. W pewnym sensie, pole elektromagnetyczne może być uważane za maksymalną różnicę potencjałów na zaciskach w wyidealizowanej sytuacji, i w praktyce jest zawsze większe niż napięcie akumulatora.
Równania do obliczania pola elektromagnetycznego
Istnieją dwa główne równania do obliczania pola elektromagnetycznego. Najbardziej podstawową definicją jest liczba dżuli energii (E), jaką zbiera każdy kulomb ładunku (Q), gdy przechodzi on przez komórkę:
ε = E ÷ Q
Gdzie (ε) jest symbolem siły elektromotorycznej, (E) jest energią w obwodzie, a (Q) jest ładunkiem obwodu. Jeśli znasz wynikową energię i ilość ładunku przechodzącego przez komórkę, jest to najprostszy sposób obliczenia pola elektromagnetycznego, ale w większości przypadków nie będziesz mieć takich informacji.
Zamiast tego możesz użyć definicji bardziej jak prawo Ohma (V = IR). Można to wyrazić jako:
ε = I (R + r)
Gdzie (I) oznacza prąd, (R) dla rezystancji danego obwodu i (r) dla wewnętrznej rezystancji ogniwa. Poszerzenie tego ujawnia ścisły związek z prawem Ohma:
ε = IR + Ir
= V + Ir
To pokazuje, że możesz obliczyć EMF, jeśli znasz napięcie na zaciskach (napięcie używane w rzeczywistych sytuacjach), przepływający prąd i wewnętrzny opór ogniwa.
Jak obliczyć EMF: przykład
Jako przykład wyobraź sobie, że masz obwód o różnicy potencjałów 3,2 V, z przepływającym prądem 0,6 A i wewnętrzną rezystancją akumulatora przy 0,5 oma. Korzystając z powyższej formuły:
ε = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V.
EMF tego obwodu wynosi 3,5 V.