Как да се изчисли Emf

Съдържание

• TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
• Какво е EMF?
• Уравнения за изчисляване на ЕМП
• Как да се изчисли EMF: пример

Електромотивната сила (ЕМП) е непозната концепция за повечето хора, но тя е тясно свързана с по-познатата концепция за напрежението. Разбирането на разликата между двете и това, което EMF означава, ви дава необходимите инструменти за решаване на много проблеми във физиката и електрониката и въвежда концепцията за вътрешното съпротивление на батерията. EMF ви казва напрежението на батерията, без вътрешното съпротивление да намали стойността, както при обикновените измервания на разликата в потенциала. Можете да го изчислите по няколко различни начина, в зависимост от това каква информация имате.

TL; DR (Твърде дълго; Не четях)

Изчислете EMF по формулата:

ε = V + Ir

Тук (V) означава напрежението на клетката, (I) означава ток във веригата и (r) означава вътрешното съпротивление на клетката.

Какво е EMF?

Електромотивната сила е потенциалната разлика (т.е. напрежение) през клемите на акумулатора, когато не тече ток. Това може да не изглежда, че ще има значение, но всяка батерия има "вътрешно съпротивление". Това е като обикновеното съпротивление, което намалява тока в дадена верига, но съществува в самата батерия. Това е така, защото материалите, използвани за съставяне на клетките в батерията, имат собствена устойчивост (тъй като по същество всички материали имат).

Когато през клетката не протича ток, това вътрешно съпротивление не променя нищо, защото няма ток да се забави. По някакъв начин EMF може да се разглежда като максимална потенциална разлика между клемите в идеализирана ситуация и винаги е по-голяма от напрежението на батерията на практика.

Уравнения за изчисляване на ЕМП

Има две основни уравнения за изчисляване на ЕМП. Най-фундаменталното определение е броят на джаули енергия (E), който всеки кулон заряд (Q) набира, когато преминава през клетката:

ε = E ÷ Q

Където (ε) е символът за електромоторна сила, (E) е енергията във веригата и (Q) е зарядът на веригата. Ако знаете получената енергия и количеството заряд, преминаваща през клетката, това е най-простият начин за изчисляване на EMF, но в повечето случаи няма да имате тази информация.

Вместо това можете да използвате определението по-скоро като закон на Ом (V = IR). Това може да се изрази като:

ε = I (R + r)

С (I) означава ток, (R) за съпротивлението на въпросната верига и (r) за вътрешното съпротивление на клетката. Разширяването на това разкрива тясната връзка със закона на Ом:

ε = IR + Ir

= V + Ir

Това показва, че можете да изчислите EMF, ако знаете напрежението през клемите (напрежението, както се използва в реални ситуации), текущия ток и вътрешното съпротивление на клетката.

Как да се изчисли EMF: пример

Като пример, представете си, че имате верига с потенциална разлика 3,2 V, с ток 0,6 A, който тече и вътрешното съпротивление на батерията при 0,5 ома. Използване на формулата по-горе:

ε = V + Ir

= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω

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

Значи EMF на тази верига е 3,5 V.