Siła elektromotoryczna

Siła elektromotoryczna (SEM)

Siła elektromotoryczna (SEM) to kluczowy parametr określający źródła energii elektrycznej, takie jak prądnice, baterie czy fotoogniwa. SEM definiuje się jako ilość energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczenie się w obwodzie elektrycznym w kierunku przeciwnym do siły pola elektrycznego działającego na ten ładunek.

Historia i definicja

Nazwa „siła elektromotoryczna” ma swoje korzenie w pracach Alessandra Volty, wynalazcy ogniwa Volty. SEM nie jest siłą w tradycyjnym znaczeniu, a raczej oznacza pracę wykonaną nad przenoszonym ładunkiem.

Definicja SEM jako ilorazu pracy wykonanej przez źródło do wartości przenoszonego ładunku jest następująca:

$\mathcal{E}= \frac{W}{q},$
gdzie:

$\mathcal{E}$ – siła elektromotoryczna
$W$ – praca
$q$ – przepływający ładunek

Jednostką SEM jest wolt (V).

Zależności i przemiany energii

W obwodzie z prądem siła elektromotoryczna jest równa stosunkowi mocy elektrycznej do natężenia prądu:

$\mathcal{E}= \frac{P}{I},$
gdzie:

$P$ – moc wydzielona w obwodzie
$I$ – natężenie prądu elektrycznego

Przemiana energii w obwodzie elektrycznym zachodzi poprzez wykonanie pracy nad ładunkiem, co skutkuje uzyskaniem energii elektrycznej.

Napięcie a SEM

Różnica potencjałów na zaciskach źródła prądu (napięcie) często różni się od SEM z powodu oporu wewnętrznego źródła. Równanie opisujące tę zależność jest następujące:

$U=\mathcal{E} – IR_W,$
gdzie:

$U$ – napięcie na zaciskach źródła
$R_W$ – opór wewnętrzny źródła
$I$ – natężenie prądu elektrycznego

Pomiar SEM

Pomiary SEM wymagają odpowiednich metod, aby nie pobierać prądu z mierzonego obwodu. Mierzona różnica potencjałów jest przeciwna do kierunku działania SEM.