Sådan beregnes emf

Elektromotorisk kraft (EMF) er et ukendt koncept for de fleste mennesker, men det er tæt knyttet til det mere kendte spændingsbegreb. At forstå forskellen mellem de to og hvad EMF betyder giver dig de værktøjer, du har brug for, løser mange problemer inden for fysik og elektronik, og introducerer konceptet om et batteris interne modstand. EMF fortæller dig batteriets spænding uden at den interne modstand reducerer værdien, som den gør ved almindelige målinger af potentialforskellen. Du kan beregne det på et par forskellige måder, afhængigt af hvilke oplysninger du har.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Beregn EMF ved hjælp af formlen:

ε \u003d V + Ir

Her (V) betyder cellens spænding, (I) betyder strømmen i kredsløbet, og (r) betyder den interne modstand for cellen.
Hvad er EMF?

Elektromotorkraften er den potentielle forskel (dvs. spænding) over batteriets klemmer, når der ikke strømmer strøm. Dette ser måske ikke ud som om det ville gøre en forskel, men hvert batteri har "intern modstand." Dette er som den almindelige modstand, der reducerer strømmen i et kredsløb, men det findes i selve batteriet. Dette skyldes, at materialerne, der bruges til at sammensætte cellerne i batteriet, har deres egen modstand (da det stort set alle materialer gør).

Når der ikke strømmer strøm gennem cellen, ændrer denne interne modstand ikke noget, fordi der er ingen strøm, der bremser. På en måde kan EMF betragtes som den maksimale potentialeforskel på tværs af terminalerne i en idealiseret situation, og det 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 energi (E), hver coulomb af ladning (Q) samler op, når den passerer gennem cellen:

ε \u003d E ÷ Q

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

I stedet kan du bruge definitionen mere som Ohms lov (V \u003d IR). Dette kan udtrykkes som:

ε \u003d I (R + r)

Med (I) betyder strøm, (R) for modstanden i det aktuelle kredsløb og (r) for cellens indre modstand. Udvidelse heraf afslører det tætte link til Ohms lov:

ε \u003d IR + Ir

\u003d V + Ir

Dette viser, at du kan beregne EMF, hvis du kender spændingen over terminalerne (spændingen, der bruges i situationer i den virkelige verden), strømmen og cellenes interne modstand. Sådan beregnes EMF: Et eksempel

Forestil dig som et eksempel et kredsløb med en potentialforskel på 3,2 V, med en strøm på 0,6 A, og batteriets indre modstand ved 0,5 ohm. Brug formlen ovenfor:

ε \u003d V + Ir

\u003d 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω

\u003d 3,2 V + 0,3 V \u003d 3,5 V

Så dette kredsløbs EMF er 3,5 V.