Artykuł o Źródle siły elektromotorycznej SEM Opór wewnętrzny Napięcie na zaciskach
Prąd elektryczny płynie w obwodzie zamkniętym, od potencjału wysokiego do niskiego. Gdy prąd elektryczny przepływa przez element oporu elektrycznego, następuje spadek energii potencjalnej, ponieważ energia elektryczna jest zużywana na ten opór. Aby prąd elektryczny mógł nadal płynąć od potencjału wysokiego do niskiego,
Potrzebne jest urządzenie do dodawania energii potencjalnej. Tym narzędziem jest siła elektromotoryczna (SEM), a dokładniej źródło napięcia elektrycznego. SEM lub źródło napięcia to element, który przekształca pewien rodzaj energii w energię elektryczną, na przykład baterie, ogniwa słoneczne lub generatory prądu.
Źródło siły elektromotorycznej (SEM)
Rysunek obok przedstawia prosty obraz obwodu zamkniętego, w którym występuje SEM (ε) i rezystancja (R). Długie pionowe linie przy źródle SEM reprezentują wysoki potencjał, a krótkie pionowe linie reprezentują niski potencjał. Ładunki elektryczne przemieszczają się od wysokiego potencjału do niskiego. Ładunek elektryczny, który przemieszcza się w określonym przedziale czasu, nazywa się prądem elektrycznym, a kierunek prądu elektrycznego jest oznaczony strzałką.
Gdy ładunek ma wysoki potencjał, ma energię potencjalną elektryczną. Energia potencjalna elektryczna maleje, gdy ładunek elektryczny przechodzi obok rezystora. Gdy ładunek elektryczny przemieszcza się w źródle SEM z niskiego potencjału do wysokiego, energia potencjalna elektryczna rośnie.
Opór wewnętrzny
Gdy ładunek elektryczny porusza się wewnątrz źródła SEM, napotyka opór. Rzeczywiste źródło energii elektrycznej w życiu ma zazwyczaj opór wewnętrzny, oznaczony symbolem r. Gdy ładunek elektryczny przepływa przez opór wewnętrzny (r), następuje redukcja energii potencjalnej.
Napięcie końcowe
Napięcie końcowe (V) to napięcie netto wytwarzane przez źródło napięcia elektrycznego lub źródło SEM. Matematycznie, wyrażone za pomocą równań:
V = ε – I r
V = napięcie końcowe, ε = SEM, I = natężenie prądu elektrycznego, r = opór wewnętrzny.
Jeżeli akumulator 12 V ma rezystancję 0.2 Ω, to gdy z akumulatora popłynie prąd o natężeniu 2 A, napięcie na zaciskach wynosi 12 – (0.2) (2) = 12 – 0.4 = 11.6 V.
Gdy z akumulatora nie płynie prąd elektryczny, wartość napięcia na zaciskach jest równa sile elektromotorycznej (SEM). Załóżmy, że SEM wynosi 12 V, wówczas napięcie na zaciskach wynosi 12 V. Jeśli ze źródła SEM płynie prąd elektryczny, napięcie na zaciskach jest mniejsze niż SEM.
SEM to napięcie elektryczne podane na przykład na akumulatorze, natomiast napięcie na zaciskach to rzeczywiste napięcie elektryczne lub rzeczywista różnica potencjałów, której wartość zależy od prądu elektrycznego płynącego w akumulatorze.
