NộI Dung
Lực điện động (EMF) là một khái niệm xa lạ với hầu hết mọi người, nhưng nó có liên kết chặt chẽ với khái niệm điện áp quen thuộc hơn. Hiểu được sự khác biệt giữa hai và EMF có nghĩa là gì cung cấp cho bạn các công cụ bạn cần giải quyết nhiều vấn đề trong vật lý và điện tử, đồng thời giới thiệu khái niệm về điện trở trong của pin. EMF cho bạn biết điện áp của pin mà không có điện trở bên trong làm giảm giá trị như đối với các phép đo chênh lệch tiềm năng thông thường. Bạn có thể tính toán nó theo một vài cách khác nhau, tùy thuộc vào thông tin bạn có.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Tính toán EMF bằng công thức:
ε = V +
Ở đây (V) có nghĩa là điện áp của tế bào, (I) có nghĩa là dòng điện trong mạch và (r) có nghĩa là điện trở trong của tế bào.
EMF là gì?
Lực điện động là sự khác biệt tiềm năng (tức là điện áp) trên các cực của pin khi không có dòng điện chạy qua. Điều này có vẻ không tạo ra sự khác biệt, nhưng mỗi pin đều có điện trở bên trong. Điều này giống như điện trở thông thường làm giảm dòng điện trong mạch, nhưng nó tồn tại trong chính pin. Điều này là do các vật liệu được sử dụng để tạo ra các tế bào trong pin có sức đề kháng riêng (vì về cơ bản tất cả các vật liệu đều làm như vậy).
Khi không có dòng điện chạy qua tế bào, điện trở bên trong này không thay đổi bất cứ điều gì vì không có dòng điện nào để nó chạy chậm lại. Theo một cách nào đó, EMF có thể được coi là sự khác biệt tiềm năng tối đa giữa các thiết bị đầu cuối trong một tình huống lý tưởng hóa và nó luôn luôn lớn hơn điện áp của pin trong thực tế.
Phương trình tính toán EMF
Có hai phương trình chính để tính EMF. Định nghĩa cơ bản nhất là số lượng năng lượng (E) mỗi coulomb của điện tích (Q) nhặt lên khi nó đi qua tế bào:
ε = E Q
Trong đó (ε) là ký hiệu cho suất điện động, (E) là năng lượng trong mạch và (Q) là điện tích của mạch. Nếu bạn biết năng lượng kết quả và lượng điện tích truyền qua tế bào, đây là cách đơn giản nhất để tính EMF, nhưng trong hầu hết các trường hợp, bạn đã thắng được thông tin đó.
Thay vào đó, bạn có thể sử dụng định nghĩa giống như luật Ohmùi (V = IR). Điều này có thể được thể hiện như sau:
ε = Tôi (R + r)
Với (I) có nghĩa là dòng điện, (R) cho điện trở của mạch đang xét và (r) cho điện trở trong của tế bào. Mở rộng điều này cho thấy mối liên kết chặt chẽ với luật Ohmùi:
= IR +
= V +
Điều này cho thấy bạn có thể tính toán EMF nếu bạn biết điện áp trên các cực (điện áp như được sử dụng trong các tình huống trong thế giới thực), dòng điện chạy và điện trở trong của tế bào.
Cách tính EMF: Một ví dụ
Ví dụ, hãy tưởng tượng bạn có một mạch điện với mức chênh lệch tiềm năng là 3,2 V, với dòng điện 0,6 A chảy và điện trở trong của pin ở mức 0,5 ohms. Sử dụng công thức trên:
ε = V +
= 3,2 V + 0,6 A × 0,5
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
Vậy EMF của mạch này là 3,5 V.