Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Qu'est-ce que la FEM?
- Équations pour calculer les champs électromagnétiques
- Comment calculer les CEM: un exemple
La force électromotrice (FEM) est un concept inconnu pour la plupart des gens, mais elle est étroitement liée au concept plus familier de tension. Comprendre la différence entre les deux et ce que signifie CEM vous donne les outils dont vous avez besoin pour résoudre de nombreux problèmes de physique et d’électronique, et introduit le concept de résistance interne d’une batterie. EMF vous indique la tension de la batterie sans que la résistance interne ne réduise la valeur comme 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; n'a pas lu)
Calculez la CEM en utilisant la formule:
ε = V + Ir
Ici (V) signifie la tension de la cellule, (I) le courant dans le circuit et (r) la résistance interne de la cellule.
Qu'est-ce que la FEM?
La force électromotrice est la différence de potentiel (c'est-à-dire la tension) aux bornes de la batterie quand aucun courant ne circule. Cela pourrait ne pas sembler faire la différence, mais chaque batterie a une «résistance interne». Cela ressemble à la résistance ordinaire qui réduit le courant dans un circuit, mais il existe dans la batterie elle-même. En effet, les matériaux entrant dans la composition des cellules de la batterie ont leur propre résistance (comme le sont essentiellement tous les matériaux).
En l'absence de courant dans la cellule, cette résistance interne ne change rien, car aucun courant ne ralentit. En un sens, la FEM peut être considérée comme la différence de potentiel maximale entre les bornes dans une situation idéalisée, et elle est toujours toujours supérieure à la tension de la batterie.
Équations pour calculer les champs électromagnétiques
Il existe deux équations principales pour le calcul des champs électromagnétiques. La définition la plus fondamentale est le nombre de joules d'énergie (E) que chaque coulomb de charge (Q) capte lorsqu'il passe à travers 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 résultante et la quantité de charge qui traverse la cellule, c’est le moyen le plus simple de calculer les CEM, mais dans la plupart des cas, vous ne disposez pas de ces informations.
Au lieu de cela, vous pouvez utiliser la définition plus proche de 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 la résistance interne de la cellule. Cette extension révèle le lien étroit avec la loi d’Ohm:
ε = IR + Ir
= V + Ir
Cela montre que vous pouvez calculer le CEM si vous connaissez la tension aux bornes (la tension telle qu’elle est utilisée dans des situations réelles), le courant qui passe et la résistance interne de la cellule.
Comment calculer les CEM: un exemple
A titre d'exemple, imaginons que vous avez un circuit avec une différence de potentiel de 3,2 V, avec un courant de 0,6 A qui coule et une résistance interne de la batterie de 0,5 ohm. 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.