Materiaali Sähkömotorinen voima (EMF) resistanssi liitinjännitteessä
Sähkövirta kulkee suljetussa piirissä korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin. Kun sähkövirta kulkee sähkövastuksen komponentin läpi, sähköpotentiaalienergia vähenee, koska vastuksessa käytetään sähköenergiaa. Jotta sähkövirta voi jatkaa virtaamista korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin, on oltava laite sähköpotentiaalienergian lisäämiseksi, kuten sähkömotorinen voima (EMF) tai tarkemmin sanottuna sähköjännitelähde. EMF eli sähköjännitelähde on komponentti, joka muuntaa tietyn tyyppistä energiaa sähköenergiaksi, esimerkiksi paristo, akku, aurinkokenno tai sähkögeneraattori.
Sähköjännitteen lähde (emf)
Sivulla oleva kuva on yksinkertainen esimerkki suljetusta piiristä, jossa on sähkömagneettinen kenttä (ε) ja resistanssi (R). Sähkömagneettisen potentiaalin lähteen pitkä pystysuora viiva edustaa korkeaa potentiaalia, kun taas lyhyt pystysuora viiva edustaa matalaa potentiaalia. Sähkövaraus liikkuu korkeasta potentiaalista matalaan potentiaaliin. Tietyn aikavälin kuluessa liikkuvaa sähkövarausta kutsutaan sähkövirraksi, jossa sähkövirran suunta on osoitettu nuolella.
Korkealla potentiaalilla olevalla varauksella on sähköistä potentiaalienergiaa. Sähköinen potentiaalienergia pienenee varauksen liikkuessa vastuksen läpi. Kun varaus liikkuu EMF-lähteessä matalasta potentiaalista korkeaan potentiaaliin, sähköinen potentiaalienergia kasvaa.
Esteet
Kun sähkövaraus liikkuu sähkömagneettisen kentän lähteessä matalapotentiaalista korkeapotentiaaliin, varaus kokee vastuksen. Todellisissa sähköjännitelähteissä on yleensä sisäisiä esteitä, joka ilmaistaan symbolilla r. Kun sähkövaraus virtaa läpi sisäiset esteet (r), potentiaali pienenee tai sähköinen potentiaalienergia pienenee.
Liitinjännite
Liitinjännite (V) tai lukitusjännite on sähköjännitelähteen tai EMF-lähteen tuottama nettojännite. Matemaattisesti se ilmaistaan yhtälöllä:
V= ε – I r
Tietoja:
V = Liittimen jännite, ε = sähkömagneettinen voima, I = sähkövirta, r = sisäinen vastus.
Jos 12 voltin akun sisäinen resistanssi on 0,2 Ω sitten kun akusta kulkee 2 A:n virta, jännite Liittimen arvo on 12 – (0,2)(2) = 12 – 0,4 = 11,6 volttia.
Kun akusta ei kulje virtaa, napajännite on = emf. Esimerkiksi jos emf = 12 volttia, niin napajännite on 12 volttia. Jos emf-lähteestä kulkee sähkövirta, napajännite on pienempi kuin emf.
Sähkömagneettinen kenttä (SMF) on esimerkiksi akussa ilmoitettu sähköjännite, kun taas lukitusjännite on todellinen sähköjännite tai todellinen potentiaaliero, johon vaikuttaa akussa virtaava sähkövirta.
