Beregning af elektromotorisk kraft (EMF) i batterier:En praktisk vejledning

FlairImages/iStock/GettyImages

Elektromotorisk kraft (EMF) misforstås ofte som et synonym for spænding, men det repræsenterer den ideelle potentialeforskel, et batteri kan levere, når der ikke flyder strøm. Ved at tage højde for et batteris interne modstand giver EMF et mere nøjagtigt mål for dets sande energi-per-opladningskapacitet.

TL;DR (for lang; læste ikke)

Brug formlen ε =V + Ir hvor V er terminalspændingen, I belastningsstrømmen og r batteriets indre modstand.

Hvad er EMF?

EMF er spændingen produceret af en celle, når der ikke er tilsluttet et eksternt kredsløb. I praksis har hvert batteri en intern modstand, der ikke er nul, der falder spændingen under belastning. EMF repræsenterer den maksimale potentialforskel, der kan opnås, så den er altid større end terminalspændingen, der måles, mens strømmen løber.

Ligninger til beregning af EMF

Der er to almindelige formuleringer:

1. ε =E / Q – den leverede energi (E) pr. ladningsenhed (Q). Denne definition er nyttig, når du kender den samlede energiproduktion og den samlede ladning, der er gået.

2. ε =I (R + r) – afledt af Ohms lov. Udvidelse giver ε =IR + Ir =V + Ir , der forbinder EMF med den målte terminalspænding (V), belastningsstrøm (I) og intern modstand (r).

Eksempel på beregning

Overvej et batteri forbundet til en 3,2V belastning, der trækker 0,6A med en intern modstand på 0,5Ω:

ε =V + Ir =3,2V + (0,6A)(0,5Ω) =3,5V.

Batteriets EMF er således 3,5V.