ความต้านทานแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf) ในแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ

ความต้านทานของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ของวัสดุในแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ

กระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรปิด จากศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังศักย์ไฟฟ้าต่ำ เมื่อกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่ง ความต้านทานไฟฟ้ามีการลดลง พลังงานศักย์ไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าถูกใช้ในความต้านทาน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลจากศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังศักย์ไฟฟ้าต่ำ ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มพลังงานศักย์ไฟฟ้า อุปกรณ์นี้เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) หรือเรียกให้ถูกต้องกว่านั้นคือแหล่งจ่ายแรงดัน แหล่งจ่ายแรงดันหรือ EMF เป็นส่วนประกอบที่แปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นพลังงานไฟฟ้า เช่น แบตเตอรี่ ตัวสะสมพลังงาน เซลล์แสงอาทิตย์ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า (emf)

ภาพด้านข้างเป็นภาพประกอบอย่างง่ายของวงจรปิดที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf)ε) และค่าความต้านทาน (R) เส้นแนวตั้งยาวบนแหล่งกำเนิด emf แสดงถึงศักย์ไฟฟ้าสูง ในขณะที่เส้นแนวตั้งสั้นแสดงถึงศักย์ไฟฟ้าต่ำ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จากศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังศักย์ไฟฟ้าต่ำ ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่ากระแสไฟฟ้า โดยทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะแสดงด้วยลูกศร

เมื่อประจุมีศักย์ไฟฟ้าสูง พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะลดลงเมื่อประจุเคลื่อนที่ผ่านตัวต้านทาน เมื่อประจุเคลื่อนที่ในแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากศักย์ไฟฟ้าต่ำไปยังศักย์ไฟฟ้าสูง พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น

อุปสรรคใน

เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากศักย์ต่ำไปยังศักย์สูง ประจุนั้นจะพบกับความต้านทาน แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในชีวิตจริงมักจะมี อุปสรรคภายใน ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ r เมื่อประจุไฟฟ้าไหลผ่าน อุปสรรคภายใน (r) มีการลดลงของศักยภาพหรือพลังงานศักย์ไฟฟ้าลดลง 

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ

แรงดันขั้ว (V) หรือแรงดันหนีบ คือแรงดันสุทธิที่เกิดจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้า ในทางคณิตศาสตร์ สามารถแสดงได้ด้วยสมการ:

V = ε – I r

ข้อสังเกต:

V = แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อ ε = แรงเคลื่อนไฟฟ้า, I = กระแสไฟฟ้า, r = ความต้านทานภายใน

ถ้าแบตเตอรี่ 12 โวลต์มีความต้านทานภายใน 0,2 โอห์ม Ω เมื่อกระแสไฟฟ้า 2 แอมป์ไหลจากแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลง ค่าปลายทาง 12 – (0,2)(2) = 12 – 0,4 = 11,6 โวลต์

เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลจากแบตเตอรี่ ค่าแรงดันที่ขั้วจะเท่ากับค่า emf ตัวอย่างเช่น ถ้า emf เท่ากับ 12 โวลต์ แรงดันที่ขั้วก็จะเท่ากับ 12 โวลต์ ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลจากแหล่งกำเนิด emf แรงดันที่ขั้วจะน้อยกว่าค่า emf

EMF คือค่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุไว้ เช่น บนตัวแบตเตอรี่ ในขณะที่แรงดันหนีบคือค่าแรงดันไฟฟ้าจริงหรือความต่างศักย์จริง ซึ่งค่าดังกล่าวจะได้รับอิทธิพลจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลในแบตเตอรี่