مقاومة القوة الدافعة الكهربائية للمادة (EMF) عند جهد طرفي
يسري التيار الكهربائي في دائرة مغلقة، من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض. عندما يمر التيار الكهربائي عبر عنصر ذي مقاومة كهربائية ، يحدث انخفاض في طاقة الوضع الكهربائية لأن الطاقة الكهربائية تُستهلك في المقاومة. ولضمان استمرار سريان التيار الكهربائي من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض، لا بد من وجود جهاز لزيادة طاقة الوضع الكهربائية، مثل القوة الدافعة الكهربائية، أو بتعبير أدق، مصدر الجهد الكهربائي. القوة الدافعة الكهربائية أو مصدر الجهد الكهربائي هو عنصر يحول نوعًا من الطاقة إلى طاقة كهربائية، مثل البطارية، أو المُراكم، أو الخلية الشمسية، أو المولد الكهربائي.
مصدر الجهد الكهربائي (القوة الدافعة الكهربائية)
الصورة الجانبية هي رسم توضيحي بسيط لدائرة مغلقة ذات قوة دافعة كهربائية (ε) والمقاومة (R). يُمثل الخط الرأسي الطويل على مصدر القوة الدافعة الكهربائية الجهد العالي، بينما يُمثل الخط الرأسي القصير الجهد المنخفض. تنتقل الشحنة الكهربائية من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض. تُسمى الشحنة الكهربائية التي تنتقل خلال فترة زمنية محددة بالتيار الكهربائي، ويُشار إلى اتجاه التيار الكهربائي بالسهم.
عندما يكون الجهد الكهربائي مرتفعًا، تمتلك الشحنة طاقة كامنة كهربائية. تتناقص هذه الطاقة الكامنة الكهربائية مع مرور الشحنة عبر المقاومة. وعندما تنتقل الشحنة في مصدر قوة دافعة كهربائية من جهد منخفض إلى جهد مرتفع، تزداد طاقتها الكامنة الكهربائية.
العقبات في
عندما تتحرك شحنة كهربائية في مصدر قوة دافعة كهربائية من جهد منخفض إلى جهد عالٍ، فإنها تواجه مقاومة. عادةً ما تحتوي مصادر الجهد الكهربائي في الحياة الواقعية على العوائق الداخلية، والذي يُعبَّر عنه بالرمز r. عندما تتدفق شحنة كهربائية عبر هامباتان دالام (ر)، يحدث انخفاض في الجهد أو تنخفض طاقة الوضع الكهربائية.
جهد الطرف
جهد الطرف (V) أو جهد التثبيت هو الجهد الكلي الناتج عن مصدر جهد كهربائي أو مصدر قوة دافعة كهربائية. ويُعبّر عنه رياضياً بالمعادلة التالية:
V = ε – I r
المعلومات:
V = جهد الطرف، ε = القوة الدافعة الكهربائية، I = التيار الكهربائي، r = المقاومة الداخلية.
إذا كانت بطارية 12 فولت ذات مقاومة داخلية تبلغ 0,2 أوم، فعندما يمر تيار مقداره 2 أمبير من البطارية، يكون جهد الطرف 12 – (0,2)(2) = 12 – 0,4 = 11,6 فولت.
عندما لا يمر تيار كهربائي من البطارية، تكون قيمة جهد طرفيها مساوية للقوة الدافعة الكهربائية. على سبيل المثال، إذا كانت القوة الدافعة الكهربائية تساوي 12 فولت، فإن جهد طرفي البطارية يساوي 12 فولت. أما إذا كان هناك تيار كهربائي يمر من مصدر القوة الدافعة الكهربائية، فإن جهد طرفي البطارية يكون أقل من القوة الدافعة الكهربائية.
EMF هو الجهد الكهربائي المدرج، على سبيل المثال، على البطارية، بينما جهد التثبيت هو الجهد الكهربائي الفعلي أو فرق الجهد الفعلي، حيث تتأثر القيمة بالتيار الكهربائي المتدفق في البطارية.
