EMF on yhtä suuri kuin kahden navan välinen potentiaaliero, kun virtaa ei kulje piirin läpi.
Jännitteellä tarkoitetaan energiaa, joka tarvitaan siirtämään sähkövaraus piirin päästä toiseen jaettuna varauksen suuruudella. Näin ollen, vaikka EMF ja jännite liittyvät oleellisesti toisiinsa, ne ovat myös merkittävästi erilaisia.
EMF vs jännite
Ero EMF:n ja jännitteen välillä on se, että EMF on jännitteen mitta, joka tuotetaan sähkölähteessä. Se on energiaa, jonka solu tuottaa kulonivaraukselle, joka kulkee solun läpi. Jännite taas on ero potentiaalienergiassa piirin kahden pisteen välillä.
EMF:n ja jännitteen vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | EMF | Jännite |
| Määritelmä | Määritelty jännitteeksi, joka tuotetaan sähkölähteen sisällä. | Määritetään potentiaalieroksi piirin kahden tietyn pisteen välillä. |
| Kaava | Ε = I (R+r) | V = I + R |
| Intensiteetti | Jatkuva intensiteetti säilynyt | Intensiteetti ei ole vakio |
| Mittauslaite | Mitattu EMF-mittarilla. | Mitattu volttimittarilla. |
| Pakota operaatio | Coulombin voimaoperaatio. | Ei-Coulombin voimankäyttö. |
| Lähteet | Dynamo, sähkökemialliset kennot, aurinkokennot. | Sähkö- ja magneettikentät. |
Mikä on EMF?
EMF on lyhenne sanoista Electromotive Force, joka määritellään sähkökennon sisällä tuotetuksi jännitteeksi. Energia muunnetaan muodosta toiseen generaattorissa tai akussa. Tätä tarkoitusta varten generaattorin tai akun toinen napa latautuu positiivisesti ja toinen negatiivisesti.
Yksikkölatausta kohti tehty työ on merkitty EMF:llä. EMF on energiaa, jonka kenno tai akku tuottaa sen läpi kulkevaa varauskullia kohti. Kun virtaa ei kulje piirin läpi, EMF on yhtä suuri kuin kahden liittimen välinen potentiaaliero. Voltti on EMF:n mittayksikkö. EMF:n symboli on ε.
EMF:n laskemiseen on useita vaihtoehtoisia kaavoja.
- ε = V + Ir
- V:tä käytetään kuvaamaan kennon jännite
- I:tä käytetään merkitsemään piirin läpi kulkevaa virtaa
- r:tä käytetään merkitsemään solun sisäistä vastusta
- ja ε:ta käytetään merkitsemään EMF
Toinen kaava, jota käytetään EMF:n selvittämiseen, on:
Kaavaa voidaan muuttaa ottaen huomioon kennon sisäinen vastus. Sitten johdetaan toinen menetelmä EMF:n laskemiseksi:
Mikä on jännite?
Jännite määritellään potentiaalienergian määräksi, joka virtaa piirin kahden pisteen välillä. Se määritellään myös potentiaalisen energian määräksi, joka on käytettävissä latausyksikköä kohti.
Jännite voidaan määritellä myös paineeksi, joka tarvitaan työntämään sähkövarausyksikköä kohti piirin johtavan silmukan läpi. Se on työtä, joka tehdään siirtää yksikkövaraus piirin pisteestä toiseen.
Jännitteen mittayksikkö on sama kuin EMF. Tämä italialaisen tiedemiehen Alessandro Voltan mukaan nimetty mittayksikkö jakaa sekä EMF:n että jännitteen. Voltan uskottiin löytäneen ensimmäisen elektronisen akun.
Jännite merkitään siis yhtälöissä "V". Jännite on sähkö- ja magneettikenttien tulos. Ohmin lakia käytetään laskemaan kunkin vastuksen jännitehäviö. Yleisiä jännitteen symboleja ovat V, ∆V, U, ∆U.
Kaava jännitteen laskemiseksi:
V = I + R missä,
Tärkeimmät erot EMF:n ja jännitteen välillä
- Suurin ero EMF:n ja jännitteen välillä on, että edellinen edustaa jännitettä kunkin sähkölähteen sisällä, kun taas jälkimmäinen edustaa kahden tietyn pisteen välistä potentiaalieroa.
- EMF:n intensiteettiä ylläpidetään jatkuvasti. Jännitevarausten intensiteetti voi vaihdella. Näin ollen jännitteellä ei ole vakiointensiteettiä.
- Kolmas ero näiden kahden välillä voidaan ilmaista kullekin käytetylle mittausvälineelle. EMF mitataan EMF-mittarilla, kun taas jännite mitataan volttimittarilla.
- Jokaisen lähteet tarjoavat myös toisen eron. EMF-lähteitä ovat dynamot, sähkömagneettiset kennot, aurinkokennot jne. jännite tuotetaan sähkö- ja magneettikentillä.
- Toinen merkittävä ero EMF:n ja jännitteen välillä on voimakäytön suhteen. EMF on Coulombin voimaoperaatio, kun taas jännite on ei-Coulombin voimaoperaatio.
- Vaikka EMF voidaan mitata kahden liittimen välillä, kun virtaa ei kulje kennon läpi, jännite voidaan mitata minkä tahansa kahden pisteen välillä. Tämä on merkittävä ero EMF:n ja jännitteen välillä.
- Toinen mielenkiintoinen erokohta on niiden syy-seuraussuhde. EMF on jännitteen syy ja jännite on EMF:n sivutuote.
Johtopäätös
EMF:n ja jännitteen välillä on useita merkittäviä eroja, jotka erottavat käsitteen tehokkaasti toisesta. Ne eroavat toisistaan kaavoiltaan, voimakkuutensa, mittauslaitteiltaan, voimatoiminnaltaan sekä lähteillään.
Vaikka EMF tarkoittaa potentiaalieron mittaa kennon kahden navan välillä, kun sen läpi ei kulje virtaa. Jännite on kahden tietyn pisteen välisen potentiaalieron mitta, kun virta kulkee kennon läpi. Ensimmäinen ylläpitää jatkuvaa intensiteettiä, kun taas jälkimmäinen voi vaihdella.
Aurinkokennot, sähkögeneraattorit ja sähkökemialliset kennot ovat EMF-lähteitä, kun taas jännite syntyy sähkö- tai magneettikentästä. Vaikka nämä molemmat käsitteet liittyvät läheisesti sähköpiireihin ja virrankulkuun, ne ovat merkittävästi erilaisia.
Viitteet
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7275191/
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57096/
