Sisältö
Sähkömoottorivoima (EMF) on tuntematon käsite useimmille ihmisille, mutta se liittyy läheisesti tutumpaan jännitekonseptiin. Näiden erojen ja EMF: n välisen eron ymmärtäminen antaa sinulle tarvitsemasi työkalut ratkaisemaan monia fysiikan ja elektroniikan ongelmia ja esittelee akun sisäisen vastuksen käsitteen. EMF kertoo akun jännitteen ilman sisäistä vastusta pienentäen arvoa, kuten normaalien potentiaalieron mittauksissa. Voit laskea sen parilla eri tavalla, riippuen käytetyistä tiedoista.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Laske EMF kaavalla:
e = V + Ir
Tässä (V) tarkoittaa kennon jännitettä, (I) tarkoittaa virtaa piirissä ja (r) tarkoittaa kennon sisäistä vastusta.
Mikä on EMF?
Sähkömoottorivoima on potentiaaliero (ts. Jännite) akun napojen välillä, kun virtaa ei virtaa. Tämä ei ehkä näytä siltä, että sillä olisi eroa, mutta jokaisella akulla on ”sisäinen vastus”. Tämä on kuin tavallinen vastus, joka vähentää virtapiiriä piirissä, mutta se on itse akussa. Tämä johtuu siitä, että akun kennojen muodostamiseen käytetyillä materiaaleilla on oma vastus (koska käytännössä kaikki materiaalit ovat).
Kun solun läpi ei virtaa virtaa, tämä sisäinen vastus ei muuta mitään, koska sillä ei ole virtaa, jotta se hidastuisi. Tavallaan EMF: ää voidaan pitää maksimaalisena potentiaalieroa napojen välillä idealisoidussa tilanteessa, ja se on aina suurempi kuin käytännössä akun jännite.
Yhtälöt EMF: n laskemiseksi
EMF: n laskemiseen on olemassa kaksi pääyhtälöä. Periaatteellisin määritelmä on energian džaulien lukumäärä (E), jokainen varauskulma (Q) kasvaa, kun se kulkee solun läpi:
e = E ÷ Q
Missä (ε) on sähkömoottorivoiman symboli, (E) on piirin energia ja (Q) on piirin varaus. Jos tiedät solun läpi kulkevan energian ja varauksen määrän, tämä on yksinkertaisin tapa laskea EMF, mutta useimmissa tapauksissa sinulla ei ole näitä tietoja.
Voit sen sijaan käyttää määritelmää enemmän kuin Ohmin lakia (V = IR). Tämä voidaan ilmaista seuraavasti:
ε = I (R + r)
Kun (I) tarkoittaa virtaa, (R) kyseisen piirin resistanssille ja (r) kennon sisäiselle vastukselle. Laajentamalla tämä paljastaa läheisen yhteyden Ohmin lakiin:
e = IR + Ir
= V + Ir
Tämä osoittaa, että voit laskea EMF: n, jos tiedät liittimien ylijännitteen (reaalitilanteissa käytetyn jännitteen), virtauksen virran ja kennon sisäisen resistanssin.
Kuinka laskea EMF: esimerkki
Kuvittele esimerkiksi, että sinulla on piiri, jonka potentiaaliero on 3,2 V, virta on 0,6 A ja akun sisäinen vastus on 0,5 ohmia. Käyttämällä yllä olevaa kaavaa:
e = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A x 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
Joten tämän piirin EMF on 3,5 V.