المحتوى
القوة الدافعة الكهربائية (EMF) هي مفهوم غير مألوف لدى معظم الناس ، لكنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمفهوم الأكثر شيوعًا للجهد. إن فهم الفرق بين الاثنين وما يعنيه EMF يمنحك الأدوات التي تحتاجها لحل العديد من المشكلات في الفيزياء والالكترونيات ، ويقدم مفهوم المقاومة الداخلية للبطارية. يخبرك EMF بجهد البطارية دون أن تقلل المقاومة الداخلية من القيمة كما هو الحال بالنسبة لقياسات فرق الجهد العادي. يمكنك حسابها بطريقتين مختلفتين ، اعتمادًا على المعلومات التي لديك.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
حساب EMF باستخدام الصيغة:
V = V + Ir
هنا (V) تعني جهد الخلية ، (I) تعني التيار في الدائرة و (r) تعني المقاومة الداخلية للخلية.
ما هو EMF؟
القوة الدافعة الكهربائية هي الفرق المحتمل (أي الجهد) عبر أطراف البطارية عندما لا يتدفق التيار. قد لا يبدو هذا أنه سيحدث فرقًا ، لكن كل بطارية لها "مقاومة داخلية". هذا يشبه المقاومة العادية التي تقلل التيار في الدائرة ، لكنها موجودة داخل البطارية نفسها. وذلك لأن المواد المستخدمة في تكوين الخلايا في البطارية لها مقاومتها الخاصة (حيث أن جميع المواد تمتلكها).
عندما لا يتدفق أي تيار عبر الخلية ، فإن هذه المقاومة الداخلية لا تغير أي شيء لأنه لا يوجد تيار يتباطأ. بطريقة ما ، يمكن اعتبار EMF كأقصى فرق محتمل عبر الأجهزة الطرفية في وضع مثالي ، وهي دائمًا أكبر من جهد البطارية في الممارسة العملية.
معادلات حساب EMF
هناك نوعان من المعادلات الرئيسية لحساب EMF. التعريف الأكثر جوهرية هو عدد جول الطاقة (E) التي تلتقطها كل كولوم الشحنة (Q) أثناء مرورها عبر الخلية:
ε = E ÷ Q
حيث (ε) هي رمز القوة الدافعة الكهربائية ، (E) هي الطاقة في الدائرة و (Q) هي شحنة الدائرة. إذا كنت تعرف الطاقة الناتجة وكمية الشحن التي تمر عبر الخلية ، فهذه هي أبسط طريقة لحساب EMF ، لكن في معظم الحالات لن تكون لديك هذه المعلومات.
بدلاً من ذلك ، يمكنك استخدام التعريف مثل قانون أوم (V = IR). يمكن التعبير عن ذلك على النحو التالي:
I = أنا (ص +)
مع (I) المعنى الحالي ، (R) لمقاومة الدائرة المعنية و (r) للمقاومة الداخلية للخلية. توسيع هذا يكشف العلاقة الوثيقة مع قانون أوم:
ε = IR + Ir
= V + Ir
يوضح هذا أنه يمكنك حساب EMF إذا كنت تعرف الجهد عبر الأجهزة الطرفية (الجهد المستخدم في مواقف العالم الحقيقي) والتدفق الحالي والمقاومة الداخلية للخلية.
كيفية حساب EMF: مثال
على سبيل المثال ، تخيل أن لديك دائرة ذات فرق محتمل يبلغ 3.2 فولت ، مع تدفق يبلغ 0.6 أمبير ومقاومة داخلية للبطارية عند 0.5 أوم. باستخدام الصيغة أعلاه:
V = V + Ir
= 3.2 V + 0.6 A × 0.5 Ω
= 3.2 فولت + 0.3 فولت = 3.5 فولت
وبالتالي فإن EMF لهذه الدائرة هو 3.5 فولت.