Isi
- TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
- Apa itu EMF?
- Persamaan untuk Menghitung EMF
- Cara Menghitung EMF: Sebuah Contoh
Gaya gerak listrik (EMF) adalah konsep yang tidak dikenal bagi kebanyakan orang, tetapi itu terkait erat dengan konsep tegangan yang lebih akrab. Memahami perbedaan antara keduanya dan apa arti EMF memberi Anda alat yang Anda butuhkan untuk menyelesaikan banyak masalah dalam fisika dan elektronik, dan memperkenalkan konsep resistansi internal baterai. EMF memberi tahu Anda tegangan baterai tanpa hambatan internal yang mengurangi nilainya seperti halnya untuk pengukuran perbedaan potensial biasa. Anda dapat menghitungnya dalam beberapa cara berbeda, tergantung pada informasi apa yang Anda miliki.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Hitung EMF menggunakan rumus:
ε = V + Ir
Di sini (V) berarti tegangan sel, (I) berarti arus dalam rangkaian dan (r) berarti resistansi internal sel.
Apa itu EMF?
Gaya gerak listrik adalah beda potensial (mis., Tegangan) di terminal baterai ketika tidak ada arus yang mengalir. Ini mungkin sepertinya tidak akan membuat perbedaan, tetapi setiap baterai memiliki "resistansi internal." Ini seperti resistansi biasa yang mengurangi arus dalam suatu rangkaian, tetapi ia ada di dalam baterai itu sendiri. Ini karena bahan yang digunakan untuk membuat sel dalam baterai memiliki daya tahan sendiri (karena pada dasarnya semua bahan melakukannya).
Ketika tidak ada arus yang mengalir melalui sel, hambatan internal ini tidak mengubah apa pun karena tidak ada arus yang memperlambatnya. Di satu sisi, EMF dapat dianggap sebagai perbedaan potensial maksimum di terminal dalam situasi ideal, dan selalu lebih besar daripada tegangan baterai dalam praktiknya.
Persamaan untuk Menghitung EMF
Ada dua persamaan utama untuk menghitung EMF. Definisi paling mendasar adalah jumlah joule energi (E) yang diambil oleh masing-masing coulomb (Q) ketika melewati sel:
ε = E ÷ Q
Di mana (ε) adalah simbol untuk gaya gerak listrik, (E) adalah energi dalam sirkuit dan (Q) adalah muatan dari sirkuit. Jika Anda mengetahui energi yang dihasilkan dan jumlah muatan yang melewati sel, ini adalah cara paling sederhana untuk menghitung EMF, tetapi dalam kebanyakan kasus Anda tidak akan memiliki informasi itu.
Sebagai gantinya, Anda dapat menggunakan definisi yang lebih seperti hukum Ohm (V = IR). Ini dapat dinyatakan sebagai:
ε = I (R + r)
Dengan (I) yang berarti arus, (R) untuk resistansi rangkaian yang dimaksud dan (r) untuk resistansi internal sel. Memperluas ini mengungkapkan hubungan dekat dengan hukum Ohm:
ε = IR + Ir
= V + Ir
Ini menunjukkan Anda dapat menghitung EMF jika Anda tahu tegangan melintasi terminal (tegangan seperti yang digunakan dalam situasi dunia nyata), arus yang mengalir dan resistansi internal sel.
Cara Menghitung EMF: Sebuah Contoh
Sebagai contoh, bayangkan Anda memiliki sirkuit dengan beda potensial 3,2 V, dengan arus 0,6 A yang mengalir dan resistansi internal baterai pada 0,5 ohm. Menggunakan rumus di atas:
ε = V + Ir
= 3,2 V + 0,6 A × 0,5 Ω
= 3,2 V + 0,3 V = 3,5 V
Jadi EMF dari sirkuit ini adalah 3,5 V.