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기전력 (EMF)은 대부분의 사람들에게 생소한 개념이지만보다 친숙한 전압 개념과 밀접한 관련이 있습니다. 이 둘의 차이점과 EMF의 의미를 이해하면 물리 및 전자 제품의 많은 문제를 해결하는 데 필요한 도구를 제공하고 배터리의 내부 저항 개념을 소개합니다. EMF는 내부 저항이없는 배터리의 전압을 알려주므로 일반적인 전위차 측정과 마찬가지로 값이 줄어 듭니다. 가지고있는 정보에 따라 몇 가지 다른 방법으로 계산할 수 있습니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
다음 공식을 사용하여 EMF를 계산하십시오.
ε = V + Ir
여기서 (V)는 셀의 전압을 의미하고 (I)는 회로의 전류를 의미하며 (r)은 셀의 내부 저항을 의미합니다.
EMF 란 무엇입니까?
기전력은 전류가 흐르지 않을 때 배터리 단자를 가로 지르는 전위차 (즉, 전압)입니다. 이것은 차이가있는 것처럼 보이지 않지만 모든 배터리에는 "내부 저항"이 있습니다. 이것은 회로의 전류를 감소시키는 일반적인 저항과 같지만 배터리 자체 내에 존재합니다. 배터리의 셀을 구성하는 데 사용되는 재료는 자체 저항을 갖기 때문입니다 (기본적으로 모든 재료가 사용하기 때문).
셀에 전류가 흐르지 않으면이 내부 저항은 전류가 느려지기 때문에 아무것도 변하지 않습니다. 어떤 식 으로든 EMF는 이상적인 상황에서 터미널 전체의 최대 전위차로 생각할 수 있으며 실제로 배터리의 전압보다 항상 더 큽니다.
EMF 계산을위한 방정식
EMF를 계산하기위한 두 가지 주요 방정식이 있습니다. 가장 근본적인 정의는 각 쿨롱 전하 (Q)가 셀을 통과 할 때 픽업되는 에너지 줄 (J)의 수입니다.
ε = E ÷ Q
여기서 (ε)은 기전력의 상징이고, (E)는 회로의 에너지이고 (Q)는 회로의 전하입니다. 결과 에너지와 셀을 통과하는 전하량을 알고 있다면 이것이 EMF를 계산하는 가장 간단한 방법이지만 대부분의 경우 해당 정보가 없습니다.
대신 옴의 법칙 (V = IR)과 같은 정의를 사용할 수 있습니다. 이것은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
ε = I (R + r)
전류를 의미하는 (I), (R) 해당 회로의 저항 및 (r) 셀의 내부 저항 이것을 확장하면 옴의 법칙과 밀접한 관련이 있습니다.
ε = IR + Ir
= V + Ir
이는 터미널의 전압 (실제 상황에서 사용되는 전압), 전류 흐름 및 셀의 내부 저항을 알고있는 경우 EMF를 계산할 수 있음을 보여줍니다.
EMF를 계산하는 방법 : 예
예를 들어, 0.6V의 전류가 흐르고 배터리의 내부 저항이 0.5ohm 인 3.2V의 전위차가있는 회로가 있다고 가정합니다. 위의 공식을 사용하여 :
ε = V + Ir
= 3.2V + 0.6A × 0.5Ω
= 3.2V + 0.3V = 3.5V
따라서이 회로의 EMF는 3.5V입니다.