Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Τι είναι το EMF;
- Εξισώσεις για τον υπολογισμό του EMF
- Πώς να υπολογίσετε το EMF: Ένα παράδειγμα
Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη (EMF) είναι μια άγνωστη αντίληψη για τους περισσότερους ανθρώπους, αλλά συνδέεται στενά με την πιο οικεία έννοια της τάσης. Η κατανόηση της διαφοράς μεταξύ των δύο και αυτών που σημαίνει EMF σας δίνει τα εργαλεία που χρειάζεστε για να λύσετε πολλά προβλήματα στη φυσική και την ηλεκτρονική και εισάγει την έννοια της εσωτερικής αντίστασης μιας μπαταρίας. Το EMF σας ενημερώνει για την τάση της μπαταρίας χωρίς την εσωτερική αντίσταση μειώνοντας την τιμή όπως συμβαίνει για τις συνήθεις μετρήσεις διαφοράς δυναμικού. Μπορείτε να το υπολογίσετε με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τις πληροφορίες που έχετε.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Υπολογίστε το EMF χρησιμοποιώντας τον τύπο:
ε = V + Ir
Εδώ (V) σημαίνει την τάση του κυττάρου, (I) σημαίνει το ρεύμα στο κύκλωμα και (r) σημαίνει την εσωτερική αντίσταση της κυψέλης.
Τι είναι το EMF;
Η ηλεκτροκινητική δύναμη είναι η διαφορά δυναμικού (δηλ. Τάση) κατά μήκος των ακροδεκτών της μπαταρίας όταν δεν ρέει ρεύμα. Αυτό μπορεί να μην φαίνεται ότι θα έκανε τη διαφορά, αλλά κάθε μπαταρία έχει "εσωτερική αντίσταση". Αυτό είναι σαν τη συνηθισμένη αντίσταση που μειώνει το ρεύμα σε ένα κύκλωμα, αλλά υπάρχει μέσα στην ίδια την μπαταρία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των κυψελών της μπαταρίας έχουν τη δική τους αντίσταση (δεδομένου ότι ουσιαστικά όλα τα υλικά κάνουν).
Όταν δεν ρέει ρεύμα μέσα από το κελί, αυτή η εσωτερική αντίσταση δεν αλλάζει τίποτα επειδή δεν υπάρχει ρεύμα για να επιβραδύνει. Με κάποιο τρόπο, το EMF μπορεί να θεωρηθεί ως η μέγιστη διαφορά δυναμικού μεταξύ των τερματικών σε μια εξιδανικευμένη κατάσταση και είναι πάντα μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας στην πράξη.
Εξισώσεις για τον υπολογισμό του EMF
Υπάρχουν δύο κύριες εξισώσεις για τον υπολογισμό του EMF. Ο πιο θεμελιώδης ορισμός είναι ο αριθμός των joules της ενέργειας (E) κάθε coulomb του φορτίου (Q) παίρνει καθώς διέρχεται από το κελί:
ε = Ε ÷ Q
Όπου (ε) είναι το σύμβολο για ηλεκτροκινητική δύναμη, (Ε) είναι η ενέργεια στο κύκλωμα και (Q) είναι η φόρτιση του κυκλώματος. Εάν γνωρίζετε την προκύπτουσα ενέργεια και το ποσό της χρέωσης που διέρχεται από το κελί, αυτός είναι ο απλούστερος τρόπος υπολογισμού του EMF, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις δεν θα έχετε αυτές τις πληροφορίες.
Αντ 'αυτού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ορισμό περισσότερο σαν νόμο του Ohm (V = IR). Αυτό μπορεί να εκφραστεί ως:
ε = Ι (R + r)
Με το (Ι) που σημαίνει ρεύμα, (R) για την αντίσταση του εν λόγω κυκλώματος και (r) για την εσωτερική αντίσταση του κυττάρου. Η επέκταση αυτή αποκαλύπτει τη στενή σχέση με το νόμο του Ohm:
ε = IR + Ir
= V + Ir
Αυτό δείχνει ότι μπορείτε να υπολογίσετε το EMF εάν γνωρίζετε την τάση στους ακροδέκτες (η τάση που χρησιμοποιείται στις πραγματικές καταστάσεις), το ρεύμα που ρέει και η εσωτερική αντίσταση του κυττάρου.
Πώς να υπολογίσετε το EMF: Ένα παράδειγμα
Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι διαθέτετε κύκλωμα με δυνητική διαφορά 3,2 V, με ρεύμα 0,6 A που ρέει και εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας στα 0,5 Ω. Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο:
ε = V + Ir
= 3.2 V + 0.6 Α × 0.5 Ω
= 3.2 V + 0.3 V = 3.5 V
Έτσι το EMF αυτού του κυκλώματος είναι 3,5 V.