起電力源(emf)、内部抵抗、端子電圧に関する記事
電流は閉回路を流れ、高電位から低電位へと流れます。電流が電気抵抗の構成要素を通過すると、電気エネルギーがこの抵抗で消費されるため、電気ポテンシャルエネルギーが減少します。電流が高電位から低電位へと流れ続けるためには、
電気的な位置エネルギーを加えるための装置が必要であり、その装置は起電力(emf)、より正確には電圧源と呼ばれます。起電力または電圧源は、電池、太陽電池、発電機など、ある種のエネルギーを電気エネルギーに変換する部品です。
起電力(emf)の発生源
隣の図は、起電力(ε)と抵抗(R)を持つ閉回路の簡単な図解です。起電力源の長い垂直線は高電位を、短い垂直線は低電位を表します。電荷は高電位から低電位へと移動します。一定時間内に移動する電荷を電流と呼び、電流の方向は矢印で示されます。
電荷が高い電位にあるとき、電荷は電気的な位置エネルギーを持ちます。電荷が抵抗器を通過すると、電気的な位置エネルギーは減少します。起電力源において、電荷が低電位から高電位へ移動すると、電気的な位置エネルギーは増加します。
内部抵抗
起電力源の内部で電荷が移動する際、電荷は抵抗を受けます。実際の電気源は通常、内部抵抗を持ち、これは記号rで表されます。電荷が内部抵抗(r)を通過すると、電気的な位置エネルギーが減少します。
端子電圧
端子電圧(V)は、電気電圧源または起電力源によって生成される正味電圧です。数式で表すと次のようになります。
V = ε – I r
V = 端子電圧、ε = 起電力、I = 電流、r = 内部抵抗。
12ボルトのバッテリーの抵抗が0.2Ωの場合、バッテリーから2Aが流れると、端子電圧は12 – (0.2) (2) = 12 – 0.4 = 11.6ボルトになります。
電池から電流が流れていない場合、端子電圧は起電力(emf)に等しくなります。例えば、起電力が12ボルトの場合、端子電圧も12ボルトになります。起電力源から電流が流れている場合、端子電圧は起電力よりも小さくなります。
起電力は、例えばバッテリーに記載されている電気電圧であり、端子電圧は実際の電気電圧または実際の電位差であり、その値はバッテリーを流れる電流によって影響を受ける。