Force électromotrice (EMF) est un concept inconnu pour la plupart des gens, mais il est étroitement lié au concept plus familier de la tension. Comprendre la différence entre les deux et ce que signifie EMF vous donne les outils dont vous avez besoin résoudre de nombreux problèmes en physique et en électronique, et introduit le concept de la résistance interne d'une batterie. EMF vous indique la tension de la batterie sans la résistance interne réduisant la valeur comme elle le fait pour les mesures de différence de potentiel ordinaires. Vous pouvez le calculer de différentes manières, en fonction des informations dont vous disposez.

TL; DR (Trop long: pas lu)

Calculer EMF à l'aide de la formule:
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ε = V + Ir

Ici (V) signifie la tension de la cellule, (I) signifie le courant dans le circuit et (r) signifie la résistance interne de la cellule.

Qu'est-ce que les CEM?

La force électromotrice est la différence de potentiel (c.-à-d. la tension) entre les bornes de la batterie lorsqu'aucun courant ne circule. Cela pourrait ne pas sembler faire une différence, mais chaque batterie a une «résistance interne». C'est comme la résistance ordinaire qui réduit le courant dans un circuit, mais elle existe dans la batterie elle-même. En effet, les matériaux utilisés pour constituer les cellules de la batterie ont leur propre résistance (puisque pratiquement tous les matériaux le font).

Quand aucun courant ne circule dans la cellule, cette résistance interne ne change rien car il n'y a pas de courant pour ralentir. D'une certaine manière, la FEM peut être considérée comme la différence de potentiel maximale entre les terminaux dans une situation idéalisée, et elle est toujours supérieure à la tension de la batterie en pratique.

Équations de calcul de la FEM

Il y a deux équations principales pour le calcul de la FEM. La définition la plus fondamentale est le nombre de joules d'énergie (E) que chaque coulomb de charge (Q) capte en traversant la cellule:

ε = E ÷ Q

Où (ε ) est le symbole de la force électromotrice, (E) est l'énergie dans le circuit et (Q) est la charge du circuit. Si vous connaissez l'énergie qui en résulte et la quantité de charge qui traverse la cellule, c'est le moyen le plus simple de calculer la FEM, mais dans la plupart des cas vous n'aurez pas cette information.

Vous pouvez utiliser la définition plus comme la loi d'Ohm (V = IR). Ceci peut être exprimé comme:

ε = I (R + r)

Avec (I) signifiant courant, (R) pour la résistance du circuit en question et (r) pour le résistance interne de la cellule. L'expansion de ceci révèle le lien étroit avec la loi d'Ohm:

ε = IR + Ir

= V + Ir

Cela montre que vous pouvez calculer la FEM si vous connaissez la tension aux bornes les bornes (la tension utilisée dans les situations réelles), le courant circulant et la résistance interne de la cellule.

Comment calculer la FEM: un exemple

À titre d'exemple, imaginez-vous avoir un circuit avec une différence de potentiel de 3,2 V, avec un courant de 0,6 A et la résistance interne de la batterie à 0,5 ohms. En utilisant la formule ci-dessus:

ε = V + Ir

= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω

= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V

Donc la FEM de ce circuit est de 3,5 V.