Elektromotorische kracht (EMV) is een onbekend concept voor de meeste mensen, maar het is nauw verbonden met het meer bekende concept van spanning. Het begrijpen van het verschil tussen de twee en wat EMF betekent, biedt u de tools die u nodig hebt om veel problemen in de fysica en elektronica op te lossen, en introduceert het concept van de interne weerstand van een batterij. EMF vertelt u de spanning van de batterij zonder dat de interne weerstand de waarde verlaagt zoals bij gewone potentiaalverschilmetingen. Je kunt het op verschillende manieren berekenen, afhankelijk van de informatie die je hebt.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

EMF berekenen met de formule:

ε \u003d V + Ir

Hier (V) betekent de spanning van de cel, (I) betekent de stroom in het circuit en (r) betekent de interne weerstand van de cel.
Wat is EMF?

De elektromotorische kracht is het potentiaalverschil (dwz spanning) over de polen van de batterij wanneer er geen stroom vloeit. Dit lijkt misschien geen verschil te maken, maar elke batterij heeft een 'interne weerstand'. Dit is hetzelfde als de gewone weerstand die de stroom in een circuit vermindert, maar deze bevindt zich in de batterij zelf. Dit komt omdat de materialen die worden gebruikt om de cellen in de batterij te vormen hun eigen weerstand hebben (omdat in wezen alle materialen dat doen).

Als er geen stroom door de cel stroomt, verandert deze interne weerstand niets omdat er is geen stroom om het te vertragen. In zekere zin kan de EMF worden gezien als het maximale potentiaalverschil over de terminals in een geïdealiseerde situatie, en het is in de praktijk altijd groter dan de spanning van de batterij.
Vergelijkingen voor het berekenen van EMF

Daar zijn twee hoofdvergelijkingen voor het berekenen van EMF. De meest fundamentele definitie is het aantal joules energie (E) dat elke coulomb van lading (Q) oppikt als deze door de cel passeert:

ε \u003d E ÷ Q

Waar (ε ) is het symbool voor elektromotorische kracht, (E) is de energie in het circuit en (Q) is de lading van het circuit. Als je de resulterende energie en de hoeveelheid lading kent die door de cel gaat, is dit de eenvoudigste manier om EMF te berekenen, maar in de meeste gevallen heb je die informatie niet.

In plaats daarvan kun je de definitie gebruiken meer zoals de wet van Ohm (V \u003d IR). Dit kan worden uitgedrukt als:

ε \u003d I (R + r)

Met (I) betekent stroom, (R) voor de weerstand van het circuit in kwestie en (r) voor de "internal resistance of the cell.", 3, [[Uitbreiding hiervan onthult de nauwe band met de wet van Ohm:

ε \u003d IR + Ir

\u003d V + Ir

Dit laat zien dat u de EMF kunt berekenen als u de spanning over de aansluitklemmen (de spanning zoals die wordt gebruikt in echte situaties), de stroom die loopt en de interne weerstand van de cel.
Hoe EMF te berekenen: een voorbeeld

Stel u bijvoorbeeld voor dat u een circuit hebt met een potentiaalverschil van 3,2 V, met een stroom van 0,6 A die stroomt en de interne weerstand van de batterij bij 0,5 ohm. Met behulp van de bovenstaande formule:

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

Dus de EMF van dit circuit is 3,5 V.