Sådan beregnes emf

Elektromotorisk kraft (EMF) er et ukendt begreb for de fleste mennesker, men det er tæt forbundet med det mere velkendte spændingsbegreb. Forstå forskellen mellem de to og hvad EMF betyder giver dig de værktøjer, du har brug for at løse mange problemer i fysik og elektronik, og introducerer begrebet indre modstand af et batteri. EMF fortæller dig spændingen af ​​batteriet uden den interne modstand, der reducerer værdien som den gør for almindelige potentialemæssige forskelle. Du kan beregne det på en række forskellige måder, afhængigt af hvilke oplysninger du har.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Beregn EMF ved hjælp af formlen:

ε = V + Ir

Her (V) betyder spændingen af ​​cellen, (I) betyder strømmen i kredsløbet og (r) betyder cellens indre modstand.

Hvad er EMF?

Den elektromotoriske kraft er den potentielle forskel (dvs. spænding) på tværs af batteriernes terminaler, når der ikke strømmer strøm. Det kan ikke virke som om det ville gøre en forskel, men hvert batteri har "indre modstand." Dette er som den almindelige modstand, der reducerer strømmen i et kredsløb, men det findes inden for selve batteriet. Dette skyldes, at de materialer, der bruges til at kompensere cellerne i batteriet, har deres egen modstand (da stort set alle materialer gør det).

Når ingen strøm strømmer gennem cellen, ændrer denne indre modstand ikke noget, fordi der er ingen strøm for at den kan bremse. På en måde kan EMF betragtes som den maksimale potentielle forskel på tværs af terminalerne i en idealiseret situation, og den er altid større end batteriets spænding i praksis.

Ligninger til beregning af EMF

Der er to hovedligninger til beregning af EMF. Den mest grundlæggende definition er antallet af joules af energi (E) hver coulomb af ladning (Q) opfanger, når den passerer gennem cellen:

ε = E ÷ Q

Hvor (ε ) er symbolet for elektromotorisk kraft, (E) er energien i kredsløbet og (Q) er opladningen af ​​kredsløbet. Hvis du kender den resulterende energi og mængden af ​​ladning, der passerer gennem cellen, er dette den enkleste måde at beregne EMF på, men i de fleste tilfælde vil du ikke have disse oplysninger.

I stedet kan du bruge definitionen mere som Ohms lov (V = IR). Dette kan udtrykkes som:

ε = I (R + r)

Med (I) betyder strøm, (R) for modstanden af ​​det pågældende kredsløb og (r) for indre modstand af cellen. Udvidelsen viser det tætte link til Ohms lov:

ε = IR + Ir

= V + Ir

Dette viser, at du kan beregne EMF, hvis du kender spændingen på tværs terminalerne (spændingen som brugt i virkelige situationer), den nuværende strømning og den indre modstand af cellen.

Sådan beregner du EMF: Et eksempel

For eksempel, forestil dig har et kredsløb med en potentiel forskel på 3,2 V, med en strøm på 0,6 A strøm og den interne modstand af batteriet ved 0,5 ohm. Brug af formlen ovenfor:

ε = V + Ir

= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω

= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V

Så EMF i dette kredsløb er 3,5 V.