Force électromotive (EMF) et différence de potentiel (PD)

Les EMF et PD sont tous deux mesurés en volts mais ils ne sont pas les mêmes.Il est important de comprendre la différence entre eux dans la conception des circuits électriques et électroniques.Cela aide à prévenir la confusion et garantit que les termes corrects sont utilisés.Cet article explore ces concepts de base, expliquant ce qui les rend différents, comment ils sont utilisés et comment ils fonctionnent ensemble dans divers composants électriques.L'article explique non seulement la théorie derrière la FEM et la MP, mais montre également comment elles s'appliquent dans la vie réelle, des batteries simples aux appareils électroniques complexes.Connaître ces principes est bon pour améliorer la technologie et rendre les systèmes électriques plus efficaces et efficaces en contrôlant avec précision le débit d'électrons et la tension.

Catalogue

Figure 1: Force électromotive (EMF) et différence de potentiel (PD)

Comprendre la force électromotive (EMF)

La force électromotive ou la FEM est une idée de base de l'électromagnétisme qui fait que les électrons se déplacent dans un circuit électrique.EMF est l'énergie qu'une source d'alimentation fournit pour chaque unité de charge électrique, quel que soit le courant qu'il crée.Ceci est important dans les appareils comme les générateurs et les batteries, où l'énergie est transformée en électricité.La FEM est souvent considérée comme la tension qu'une source d'alimentation donne lorsqu'aucun courant ne circule, montrant son rôle de point de départ du mouvement énergétique plutôt que le résultat de celui-ci.

Au quotidien, EMF est pourquoi une batterie peut pousser le courant à travers un circuit, même contre la résistance, en gardant l'électricité qui coule.En physique, EMF est le travail requis pour déplacer une charge autour d'un circuit, compte tenu des résistances à l'extérieur et à l'intérieur.

Figure 2: cellule électrochimique

Figure 3: Principe de travail EMF

Quelle est la différence de potentiel (tension)?

La différence de potentiel, également connue sous le nom de tension, mesure la différence d'énergie électrique entre deux points dans un circuit, montrant la quantité d'énergie gagnée ou perdue lorsqu'une charge se déplace entre ces points.Cette différence est ce qui fait que le courant électrique s'écoule à travers des pièces de circuit comme les résistances ou les condensateurs, se transformant en chaleur, lumière ou autres formes d'énergie.

La tension, également connue sous le nom de différence de potentiel, est importante à la fois dans la théorie et la pratique en génie électrique.Il représente l'énergie qui déplace les électrons à travers un conducteur et une partie de la loi d'Ohm, qui relie la tension, le courant et la résistance.La tension est bonne pour les dispositifs de fonctionnement comme les transistors dans les micropuces, l'éclairage des LED et la gestion de la charge et de la décharge de batterie.Les hautes tensions sont utiles dans la transmission de puissance pour minimiser la perte d'énergie sur de longues distances.

Dans les circuits électroniques, les niveaux de tension contrôlent comment les circuits numériques se comportent, déterminent quand les dispositifs semi-conducteurs s'allument ou désactivent et affectent les performances et la durée de vie des moteurs électriques.

Figure 4: Énergie mesurée en PD

Figure 5: Polarité de tension

Force électromotive (EMF) et comparaison de différence de potentiel (PD)

Pour expliquer la différence entre la FEM et la différence de potentiel, pensez à une batterie simple dans un circuit.La tension étiquetée sur la batterie, comme 1,5 volts, est son EMF, qui est la force maximale qui pousse le courant à travers le circuit.Cependant, lorsque la batterie est utilisée, sous une charge lourde ou à mesure qu'elle vieillit, cette tension baisse due à une résistance interne.

La FEM (force électromotive) est la tension lorsque la batterie ne propose rien, mesurée sans aucune charge.C'est la puissance interne de la batterie.La différence de potentiel est la tension réelle que vous voyez lorsque la batterie alimente un circuit.Lorsqu'il n'y a pas de charge, la différence de potentiel est égale à l'EMF.Mais lorsqu'une charge est connectée, la différence de potentiel baisse même si l'EMF reste la même.

Différence de potentiel (PD)	CONTRE.	Force électromotive (EMF)
Se produit Lorsque le courant traverse une résistance	Définition	Le Force électrique générée par une cellule ou une batterie
PD est l'effet.	Relation	EMF est la cause
Zéro Si aucun courant ne circule	Présence de courant	Existant Même si aucun courant ne circule
Volt	Unité	Volt
Changements Basé sur le circuit	Constance	Séjour le même
V	Symbole	E
Dépend sur la résistance entre deux points	Dépendance à la résistance	Fait ne pas compter sur la résistance
V = IR	Formule	E = I (r + r)
Lumière ampoule	Exemple	Cellule, batterie

Figure 6: Diagramme de circuit EMF et PD

Exemples de problèmes

Problème 1: Trouvez le courant qui traverse une batterie avec 2 volts et 0,02 ohms de résistance interne lorsque ses bornes sont connectées directement les unes avec les autres.

Pour comprendre cela, nous utiliserons la loi de l'Ohm, la formule qui relie la tension, le courant et la résistance.

Tout d'abord, énumérons ce que nous savons:

• tension (v) = 2 volts

• Résistance interne (R) = 0,02 ohms

• Loi d'Ohm = v = ir

Mais nous voulons trouver le courant (i), donc nous réorganisons la formule à:

Ainsi, si vous connectez les bornes, 100 ampères de courant circulent à travers la batterie.

Problème 2: Trouvez le courant qui traverse une batterie avec 10 volts, 5 ohms de résistance interne et 5 ohms de résistance à la charge connectés en série.Calculez également la tension de borne de la batterie.

Encore une fois, la loi d'Ohm sera notre guide, mais cette fois, nous avons affaire à deux résistances en série: la résistance interne de la batterie et la résistance à la charge.

Voici ce que nous savons:

• EMF (tension) = 10 volts

• Résistance à la charge (Rload) = 5 ohms

• Résistance interne (R) = 5 ohms

Pour trouver le courant, nous utilisons la formule:

Ainsi, 1 ampère de courant traverse le circuit.

Pour trouver la tension de borne de la batterie (qui est la tension que vous mesureriez réellement sur ses bornes), nous soustrayons la chute de tension à travers la résistance interne de l'EMF.

Cela peut être calculé comme:

Ainsi, la tension du terminal est de 5 volts.Cela nous indique que la batterie perd une partie de sa tension d'origine à travers sa propre résistance interne, vous laissant 5 volts aux terminaux.

Conclusion

La discussion sur la force électromotive (EMF) et la différence de potentiel (PD) couvre des idées de base importantes dans le besoin électrique de conception et d'exploitation des circuits.En expliquant la différence entre la FEM, c'est-à-dire la tension dans une source d'alimentation lorsqu'elle n'est pas connectée à une charge, et une PD, qui est la tension lorsque la source est utilisée, l'article nous aide à mieux comprendre comment les appareils électriques fonctionnent dans différentes situations.L'exemple de problèmes inclus montre comment ces concepts s'appliquent dans la vraie vie, ce qui explique clairement pourquoi ils comptent.Cette compréhension aide à créer de meilleurs systèmes électriques, reliant ce qu'ils apprennent en théorie à l'ingénierie pratique.En analysant à fond ces idées, nous pouvons continuer à faire progresser l'électronique moderne, ce qui rend notre technologie non seulement plus puissante mais aussi plus fiable et durable.

Questions fréquemment posées [FAQ]

1. Qu'est-ce qu'un exemple de force électromotive?

Un exemple de force électromotive est la tension générée par une batterie.Par exemple, une batterie AA typique produit un EMF d'environ 1,5 volts.Lorsque la batterie n'est pas connectée à un circuit (c'est-à-dire qu'aucun courant ne circule), l'EMF peut être mesuré sur ses bornes.Cette tension est due aux réactions chimiques qui se produisent à l'intérieur de la batterie, et créent une séparation de charge et générent par conséquent une tension.

2. Quel est un exemple de différence de potentiel?

Un exemple de différence de potentiel est la tension à travers une ampoule dans un circuit.Lorsqu'une batterie de 12 volts est connectée à une ampoule conçue pour 12 volts, la différence de potentiel entre les bornes de l'ampoule est de 12 volts pendant que l'ampoule fonctionne.Cette différence de potentiel provoque le courant de courant à travers l'ampoule, l'allumant.

3. Quelle est l'unité de force électromotrice d'une cellule?

L'unité de force électromotive est la Volt (V), la même que pour la différence de potentiel.Il quantifie le potentiel électrique créé par la cellule, indépendamment du flux de courant.

4. Comment l'EMF est-elle supérieure à la différence de potentiel?

La FMF peut être supérieure à la différence de potentiel dans un scénario pratique où une batterie ou un générateur est sous charge.Par exemple, considérez une batterie avec un EMF de 9 volts.Lorsqu'il est connecté à un courant de dessin de circuit, la différence de potentiel mesurée à travers les bornes de la batterie peut chuter, par exemple, 8,5 volts en raison d'une résistance interne.Le 9 volts d'origine est l'EMF, la différence de potentiel maximale lorsqu'aucun courant ne circule, tandis que le 8,5 volts est la différence de potentiel réelle sous charge.

5. La différence de potentiel est-elle une force ou une énergie?

La différence de potentiel n'est ni une force ni une énergie.C'est une mesure du potentiel électrique entre deux points dans un circuit.Il représente le travail requis par charge d'unité pour déplacer une charge entre ces deux points et est exprimé en volts.

6. Les EMF et l'énergie électrique sont-ils identiques?

Non, la FEM et l'énergie électrique ne sont pas les mêmes.La CEM fait référence au potentiel créé par une source pour déplacer les charges électriques, exprimées en volts.L'énergie électrique, en revanche, fait référence au travail réel effectué ou à l'énergie transférée lorsque les charges électriques se déplacent à travers un circuit mesuré en joules.

7. La FEM peut-elle être négative?

Oui, la FMF peut être négative en fonction de la direction de la mesure et de la nature de la source.Par exemple, dans le cas des générateurs électriques, si la direction de mesure est opposée à la direction de la FMF induite (selon la règle de la main droite en physique), l'EMF mesuré sera négative.Cet EMF négatif indique que la direction de la tension induite est opposée à la direction de référence choisie.