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La force électromotrice (FEM) est souvent comprise à tort comme synonyme de tension, mais elle représente la différence de potentiel idéale qu'une batterie peut fournir lorsqu'aucun courant ne circule. En tenant compte de la résistance interne d'une batterie, l'EMF fournit une mesure plus précise de sa véritable capacité d'énergie par charge.
Utilisez la formule ε =V + Ir où V est la tension aux bornes, I le courant de charge, et r la résistance interne de la batterie.
La FEM est la tension produite par une cellule lorsqu'aucun circuit externe n'est connecté. En pratique, chaque batterie possède une résistance interne non nulle qui fait chuter la tension sous charge. La FEM représente la différence de potentiel maximale atteignable, elle est donc toujours supérieure à la tension aux bornes mesurée pendant que le courant circule.
Il existe deux formulations courantes :
1. ε =E / Q – l’énergie (E) délivrée par unité de charge (Q). Cette définition est utile lorsque vous connaissez la production d'énergie totale et la charge totale transmise.
2. ε =I (R + r) – dérivé de la loi d’Ohm. Le développement donne ε =IR + Ir =V + Ir , reliant la FEM à la tension aux bornes mesurée (V), au courant de charge (I) et à la résistance interne (r).
Considérons une batterie connectée à une charge de 3,2 V, consommant 0,6 A avec une résistance interne de 0,5 Ω :
ε =V + Ir =3,2 V + (0,6 A)(0,5 Ω) =3,5 V.
Ainsi, l'EMF de la batterie est de 3,5 V.