電気力（EMF）および電位差（PD）

EMFとPDはどちらもボルトで測定されますが、同じではありません。電気回路設計と電子回路設計におけるそれらの違いを理解することが重要です。これにより、混乱を防ぎ、正しい用語が使用されることを保証します。この記事では、これらの基本的な概念を調査し、それらが異なるもの、使用方法、さまざまな電気コンポーネントでどのように連携するかを説明します。この記事では、EMFとPDの背後にある理論を説明するだけでなく、単純なバッテリーから複雑な電子機器まで、実際の生活でどのように適用するかを示しています。これらの原則を知ることは、電子の流れと電圧レベルを正確に制御することにより、技術を改善し、電気システムをより効率的かつ効果的にするのに適しています。

カタログ

図1：電気力（EMF）と電位差（PD）

電気的力（EMF）の理解

電気力またはEMFは、電子を電気回路に移動させる電磁気の基本的なアイデアです。EMFは、発生する電流に関係なく、電荷の各単位に電源が提供するエネルギーです。これは、エネルギーが電気に変わる発電機やバッテリーなどのデバイスで重要です。EMFは、電源が流れていないときに電源が与える電圧と考えられており、その結果ではなくエネルギー運動の出発点としての役割を示しています。

日常的に、EMFは、バッテリーが抵抗に対してさえ、電気を流れ続けることでさえ、回路に電流を押すことができる理由です。物理学では、EMFは、抵抗と内部の両方を考慮して、回路の周りに電荷を移動するために必要な作業です。

図2：電気化学セル

図3：EMF作業原則

電位差（電圧）は何ですか？

電圧とも呼ばれる電位差は、回路内の2つのポイント間の電気エネルギーの差を測定し、これらのポイント間で電荷が移動するとエネルギーの量が得られるか失われるかを示します。この違いは、抵抗器やコンデンサなどの回路部品を通る電流の流れを作り、熱、光、または他の形態のエネルギーに変えるものです。

電位差としても知られる電圧は、電気工学の理論と実践の両方で重要です。これは、電子を導体とオームの法則の一部を介して電子を移動させるエネルギーを表し、電圧、電流、抵抗をつなぐものです。電圧は、マイクロチップのトランジスタ、LEDの照明、バッテリーの充電と排出の管理などの操作デバイスに適しています。高電圧は、長距離にわたるエネルギー損失を最小限に抑えるために、送電に役立ちます。

電子回路では、電圧レベルがデジタル回路の振る舞いを制御し、半導体デバイスがオンまたはオフになった時期を決定し、電気モーターのパフォーマンスと寿命に影響を与えます。

図4：PDで測定されたエネルギー

図5：電圧極性

電気力（EMF）およびポテンシャル差（PD）比較

EMFと電位差の違いを説明するには、回路の単純なバッテリーを考えてください。1.5ボルトのようなバッテリーにラベルが付いた電圧は、そのEMFであり、回路を通る電流を押す最大の力です。ただし、バッテリーが使用されている場合、大量の負荷の下で、または老化するにつれて、この電圧は内部抵抗のために低下します。

EMF（電気力）は、バッテリーが何も動力を供給していない場合の電圧です。負荷なしで測定されます。それはバッテリーの内部電力です。電位差は、バッテリーが回路に電力を供給しているときに見られる実際の電圧です。負荷がない場合、電位差はEMFに等しくなります。しかし、荷重が接続されている場合、EMFが同じままであっても、電位差は低下します。

潜在的な差（PD）	vs。	電気力（EMF）
起こります 電流が抵抗を流れるとき	意味	セルまたはバッテリーによって生成される電力
PD 効果です。	関係	EMF 原因です
ゼロ 電流が流れていない場合	電流の存在	存在します 電流が流れていなくても
ボルト	ユニット	ボルト
変更 回路に基づいています	恒常	滞在 同じ
v	シンボル	e
依存します 2つのポイント間の抵抗について	抵抗への依存	します 抵抗に依存していません
v = IR	式	e = i（r + r）
ライト バルブ	例	細胞、 バッテリー

図6：回路図EMFおよびPD

問題の例

問題1： 端子が互いに直接接続されているときに、2ボルトと0.02オームの内部抵抗でバッテリーを流れる電流を見つけます。

これを把握するために、オームの法則、電圧、電流、抵抗を関連付ける式を使用します。

まず、私たちが知っていることをリストしましょう。

•電圧（V）= 2ボルト

•内部抵抗（R）= 0.02オーム

•オームの法則= v = ir

しかし、現在（i）を見つけたいので、式を次のように再配置します。

したがって、端子を接続すると、100アンペアの電流がバッテリーを通過します。

問題2： 10ボルト、5オームの内部抵抗、および5オームの負荷抵抗が直列に接続されているバッテリーを介して流れる電流を見つけます。また、バッテリーの端子電圧を計算します。

繰り返しますが、オームの法律は私たちのガイドになりますが、今回は、バッテリーの内部抵抗と負荷抵抗という2つの抵抗を扱っています。

これが私たちが知っていることです：

•EMF（電圧）= 10ボルト

•負荷抵抗（rload）= 5オーム

•内部抵抗（R）= 5オーム

電流を見つけるには、式を使用します。

したがって、1アンペアの電流が回路を流れます。

バッテリーの端子電圧（端子全体で実際に測定する電圧です）を見つけるために、EMFからの内部抵抗全体の電圧低下を減算します。

これは次のように計算できます。

したがって、端子電圧は5ボルトです。これにより、バッテリーはそれ自体の内部抵抗全体で元の電圧の一部を失い、端子に5ボルトが残っていることがわかります。

結論

電気駆動力（EMF）とポテンシャルエレクション（PD）に関する議論は、回路の設計と操作のための電気の必要性における重要な基本的なアイデアをカバーしています。EMFの違いを説明することにより、負荷に接続されていないときの電源の電圧と、ソースが使用されているときの電圧であるPDの電源の電圧です。この記事は、さまざまな状況で電気デバイスがどのように機能するかをよりよく理解するのに役立ちます。。例には、これらの概念が実際の生活にどのように適用されるかを示していることが含まれており、なぜ重要なのかを明確にしています。この理解は、理論的に学んだことを実際の工学と結びつける、より良い電気システムを作成するのに役立ちます。これらのアイデアを徹底的に分析すると、現代の電子機器を進め続けることができ、テクノロジーをより強力にするだけでなく、より信頼性があり、持続可能にもなります。

よくある質問[FAQ]

1.電気力の例は何ですか？

電気力の例は、バッテリーによって生成される電圧です。たとえば、典型的なAAバッテリーは、約1.5ボルトのEMFを生成します。バッテリーが回路に接続されていない場合（つまり、電流が流れていない）、EMFは端子全体で測定できます。この電圧は、バッテリー内で化学反応が発生し、電荷の分離を作成し、その結果、電圧を生成するためです。

2.潜在的な違いの例は何ですか？

潜在的な違いの例は、回路内の電球の間の電圧です。12ボルトバッテリーが12ボルト用に設計された電球に接続されている場合、電球の端子全体の電位差は12ボルトで、電球が動作しています。この潜在的な違いにより、電球が電球を流れるようになり、照らします。

3.細胞の電気力の単位は何ですか？

電気的な力の単位はボルト（V）であり、電位差と同じです。電流の流れとは無関係に、セルによって作成された電位を定量化します。

4. EMFは潜在的な違いより大きいですか？

EMFは、バッテリーまたは発電機が負荷をかけている実用的なシナリオの潜在的な違いより大きい場合があります。たとえば、EMFが9ボルトのバッテリーを検討してください。回路描画電流に接続すると、バッテリーの端子全体で測定された電位差は、たとえば内部抵抗のために8.5ボルトに低下する可能性があります。元の9ボルトはEMFであり、電流が流れないときは最大電位差、8.5ボルトは負荷下の実際の電位差です。

5.電位差は力またはエネルギーですか？

潜在的な差は、力でもエネルギーでもありません。これは、回路内の2つのポイント間の電位の測定です。これは、これら2つのポイント間で電荷を移動するために単位料金ごとに必要な作業を表し、ボルトで表されます。

6. EMFと電気エネルギーは同じですか？

いいえ、EMFと電気エネルギーは同じではありません。EMFは、電力電荷を動かすためのソースによって作成された可能性を指します。これは、ボルトで表されます。一方、電気エネルギーとは、電荷がジュールで測定された回路を介して移動したときに行われた実際の作業またはエネルギーを指します。

7. EMFは否定的ですか？

はい、EMFは測定の方向とソースの性質に応じてネガティブになる可能性があります。たとえば、電気発電機の場合、測定方向が誘導されたEMFの方向（物理学の右側のルールに従って）の方向とは反対である場合、測定されたEMFは負になります。この負のEMFは、誘導電圧の方向が選択した参照方向とは反対であることを示しています。