Elektromotorisk kraft (EMF) är ett okänt koncept för de flesta, men det är nära kopplat till det mer kända spänningsbegreppet. Att förstå skillnaden mellan de två och vad EMF betyder ger dig de verktyg du behöver lösa många problem inom fysik och elektronik och introducerar konceptet om ett batteris interna motstånd. EMF berättar batteriets spänning utan att det interna motståndet minskar värdet som för vanliga mätningar av potentialskillnader. Du kan beräkna det på ett par olika sätt, beroende på vilken information du har.

TL; DR (för lång; har inte läst)

Beräkna EMF med formeln:

ε \u003d V + Ir

Här (V) betyder cellens spänning, (I) betyder strömmen i kretsen och (r) betyder cellens inre motstånd.
Vad är EMF?

Elektromotorkraften är potentialskillnaden (dvs. spänningen) över batteriets plintar när ingen ström flyter. Detta kanske inte verkar som att det skulle göra någon skillnad, men varje batteri har ”internt motstånd.” Detta är som det vanliga motståndet som minskar strömmen i en krets, men det finns i själva batteriet. Detta beror på att materialen som används för att bygga upp cellerna i batteriet har sin egen motstånd (eftersom i stort sett alla material gör det.)

När ingen ström flyter genom cellen förändrar inte denna inre motstånd något det finns ingen ström för att sakta ner. På ett sätt kan EMF betraktas som den maximala potentialskillnaden mellan terminalerna i en idealiserad situation, och den är alltid större än batteriets spänning i praktiken.
Ekvationer för beräkning av EMF

Där är två huvudekvationer för beräkning av EMF. Den mest grundläggande definitionen är antalet joules energi (E) som varje laddningskolomb (Q) plockar upp när den passerar genom cellen:

ε \u003d E ÷ Q

Var (ε ) är symbolen för elektromotorisk kraft, (E) är energin i kretsen och (Q) är kretsens laddning. Om du känner till den resulterande energin och mängden laddning som passerar genom cellen är detta det enklaste sättet att beräkna EMF, men i de flesta fall kommer du inte att ha den informationen.

Istället kan du använda definitionen Detta kan uttryckas som:

ε \u003d I (R + r)

Med (I) betyder ström, (R) för motståndet för kretsen i fråga och (r) för cellens inre motstånd. Att utvidga detta avslöjar den nära länken med Ohms lag:

ε \u003d IR + Ir

\u003d V + Ir

Detta visar att du kan beräkna EMF om du känner till spänningen över terminalerna (spänningen som används i verkliga situationer), strömmen som strömmar och cellens interna motstånd. Hur man beräknar EMF: Ett exempel

Tänk dig som exempel att du har en krets med en potentialskillnad på 3,2 V, med en ström på 0,6 A som strömmar och batteriets inre motstånd vid 0,5 ohm. Använda formeln ovan:

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 EMF för denna krets är 3,5 V.