เนื้อหา
แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) เป็นแนวคิดที่ไม่คุ้นเคยกับคนส่วนใหญ่ แต่มันเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดเรื่องแรงดันไฟฟ้าที่คุ้นเคยมากขึ้น การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างทั้งสองและ EMF หมายถึงอะไรให้เครื่องมือที่คุณต้องการในการแก้ปัญหามากมายในวิชาฟิสิกส์และอิเล็กทรอนิกส์และแนะนำแนวคิดของความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ EMF จะบอกคุณถึงแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ไม่มีความต้านทานภายในที่ช่วยลดค่าเช่นเดียวกับการวัดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นตามปกติ คุณสามารถคำนวณได้สองวิธีขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณมี
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
คำนวณ EMF โดยใช้สูตร:
ε = V + Ir
ที่นี่ (V) หมายถึงแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ (I) หมายถึงกระแสในวงจรและ (r) หมายถึงความต้านทานภายในของเซลล์
EMF คืออะไร
แรงเคลื่อนไฟฟ้าคือความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น (เช่นแรงดันไฟฟ้า) ข้ามขั้วของแบตเตอรี่เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล สิ่งนี้อาจไม่เหมือนว่าจะสร้างความแตกต่าง แต่ทุกแบตเตอรี่มี "ความต้านทานภายใน" นี่เป็นความต้านทานปกติที่ลดกระแสในวงจร แต่มีอยู่ในตัวแบตเตอรี่ นี่เป็นเพราะวัสดุที่ใช้ในการสร้างเซลล์ในแบตเตอรี่มีความต้านทานของตัวเอง (เนื่องจากวัสดุทั้งหมดทำ)
เมื่อไม่มีกระแสไหลผ่านเซลล์ความต้านทานภายในนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลยเนื่องจากไม่มีกระแสเพื่อชะลอตัวลง ในทางใดทางหนึ่ง EMF อาจถือได้ว่าเป็นความแตกต่างที่มีศักยภาพสูงสุดในอาคารผู้โดยสารในสถานการณ์ที่เงียบสงบและใหญ่กว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในทางปฏิบัติเสมอ
สมการสำหรับคำนวณ EMF
มีสองสมการหลักสำหรับการคำนวณ EMF คำจำกัดความพื้นฐานที่สำคัญที่สุดคือจำนวนพลังงานจูล (E) แต่ละคูลอมบ์ประจุ (Q) จะเพิ่มขึ้นเมื่อผ่านเข้าไปในเซลล์:
ε = E ÷ Q
โดยที่ (ε) เป็นสัญลักษณ์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (E) คือพลังงานในวงจรและ (Q) เป็นประจุของวงจร หากคุณรู้พลังงานที่เกิดขึ้นและจำนวนประจุที่ผ่านเข้าสู่เซลล์นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการคำนวณ EMF แต่โดยส่วนใหญ่แล้วคุณจะไม่ได้รับข้อมูลนั้น
แต่คุณสามารถใช้คำนิยามได้มากกว่าเช่นกฎของโอห์ม (V = IR) สิ่งนี้สามารถแสดงเป็น:
ε = I (R + r)
ด้วย (I) หมายถึงกระแส (R) สำหรับความต้านทานของวงจรที่เป็นปัญหาและ (r) สำหรับความต้านทานภายในของเซลล์ การขยายตัวนี้เผยให้เห็นการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับกฎของโอห์ม:
ε = IR + Ir
= V + Ir
สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าคุณสามารถคำนวณ EMF ได้หากคุณรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามขั้ว (แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในสถานการณ์จริง) กระแสไฟฟ้าไหลและความต้านทานภายในของเซลล์
วิธีการคำนวณ EMF: ตัวอย่าง
ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีวงจรที่มีความต่างศักย์ 3.2 V ด้วยกระแสไฟฟ้า 0.6 A กระแสและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ที่ 0.5 โอห์ม ใช้สูตรด้านบน:
ε = V + Ir
= 3.2 V + 0.6 A × 0.5 Ω
= 3.2 V + 0.3 V = 3.5 V
ดังนั้น EMF ของวงจรนี้คือ 3.5 V