EMF, devreden akım geçmediğinde iki kutup arasındaki potansiyel farka eşittir.
Voltaj, bir elektrik yükünü devrenin bir ucundan diğerine aktarmak için gereken enerjinin, yükün büyüklüğüne bölünmesiyle ifade edilir. Bu nedenle, EMF ve voltaj özünde bağlantılı olsalar da, önemli ölçüde farklıdırlar.
EMF ve Gerilim
EMF ve voltaj arasındaki fark, EMF'nin bir elektrik kaynağında üretilen voltajın bir ölçüsü olmasıdır. Bir hücrenin hücre içinden geçen birim coulomb yükü başına sağladığı enerjidir. Gerilim ise bir devredeki iki nokta arasındaki potansiyel enerji farkıdır.
EMF ve Gerilim Arasındaki Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | EMF | Voltaj |
| Tanım | Bir elektrik kaynağında üretilen voltaj olarak tanımlanır. | Bir devrede verilen iki nokta arasındaki potansiyel fark olarak tanımlanır. |
| formül | Ε =I (R+r) | V= ben + R |
| yoğunluk | Sabit yoğunluk korunur | Yoğunluk sabit değil |
| Ölçüm aleti | EMF metre ile ölçülmüştür. | Voltmetre ile ölçülmüştür. |
| Operasyonu zorla | Coulomb kuvvet işlemi. | Coulomb dışı kuvvet işlemi. |
| Kaynaklar | Dinamo, elektrokimyasal hücreler, güneş pilleri. | Elektrik ve manyetik alanlar. |
EMF nedir?
EMF, bir elektrik hücresinde üretilen voltaj olarak tanımlanan Elektromotor Kuvvetinin kısaltmasıdır. Enerji, bir jeneratör veya pilde bir biçimden diğerine dönüştürülür. Bunun için jeneratörün veya pilin bir ucu pozitif, diğeri ise negatif şarj olur.
Birim yük başına yapılan iş EMF ile gösterilir. EMF, bir hücre veya pil tarafından, içinden geçen Coulomb şarj birimi başına sağlanan enerjidir. Devreden akım geçmediğinde, EMF iki terminal arasındaki potansiyel farka eşittir. Volt, EMF ölçüm birimidir. EMF'nin sembolü ε'dir.
EMF'yi hesaplamak için birkaç alternatif formül vardır.
- ε = V + Ir
- V, hücrenin voltajını belirtmek için kullanılır
- Devreden geçen akımı belirtmek için kullanılır
- r hücrenin iç direncini belirtmek için kullanılır
- ve, ε EMF'yi ifade etmek için kullanılır
EMF'yi bulmak için kullanılan başka bir formül:
Formül, hücrenin iç direnci dikkate alınarak değiştirilebilir. Sonra EMF'yi hesaplamak için başka bir yöntem türetiyoruz:
Voltaj nedir?
Voltaj, bir devrede iki nokta arasında akan potansiyel enerji miktarı olarak tanımlanır. Birim yük başına mevcut potansiyel enerji miktarı olarak da tanımlanır.
Voltaj, bir devredeki iletken bir döngü boyunca birim elektrik yükünü itmek için gereken basınç olarak da tanımlanabilir. Birim yükü devredeki bir noktadan diğerine taşımak için yapılan iştir.
Voltaj ölçüm birimi EMF ile aynıdır. Adını İtalyan bilim adamı Alessandro Volta'dan alan bu ölçü birimi hem EMF hem de voltaj tarafından paylaşılıyor. Volta'nın ilk elektronik pili keşfettiği kabul edildi.
Voltaj bu nedenle denklemlerde 'V' olarak gösterilir. Voltaj, elektrik ve manyetik alanların bir ürünüdür. Ohm kanunu, her direnç için voltaj düşüşünü hesaplamak için kullanılır. Voltaj için ortak semboller arasında V, ∆V, U, ∆U bulunur.
Voltaj hesaplama formülü:
V= ben + R nerede,
EMF ve Gerilim Arasındaki Temel Farklar
- EMF ve voltaj arasındaki temel fark, birincisinin her bir elektrik kaynağının içindeki voltajı temsil etmesi, ikincisi ise verilen iki nokta arasındaki potansiyel farkı temsil etmesidir.
- EMF'nin yoğunluğu sürekli olarak korunur. Voltaj yüklerinin yoğunluğu dalgalanabilir. Dolayısıyla gerilimin sabit bir şiddeti yoktur.
- İkisi arasındaki üçüncü fark, her biri için kullanılan ölçüm aracı açısından gösterilebilir. EMF, bir EMF metre kullanılarak ölçülürken, voltaj bir voltmetre ile ölçülür.
- Her birinin kaynakları ayrıca başka bir farklılık noktası sunar. EMF kaynakları arasında dinamolar, elektromanyetik hücreler, güneş pilleri vb. voltajlar elektrik ve manyetik alanlar tarafından üretilir.
- EMF ve voltaj arasındaki bir diğer dikkate değer fark, kuvvet çalışması açısındandır. EMF bir Coulomb kuvvet işlemidir, voltaj ise Coulomb olmayan bir kuvvet işlemidir.
- EMF, hücreden akım geçmediğinde iki terminal arasında ölçülebilirken, herhangi bir iki nokta arasında voltaj ölçülebilir. Bu, EMF ve voltaj arasındaki belirgin bir farktır.
- Bir diğer ilginç farklılık ise sebep-sonuç ilişkisidir. EMF, voltajın nedenidir ve voltaj, EMF'nin yan ürünüdür.
Çözüm
EMF ve voltaj arasında, bir kavramı diğerinden güçlü bir şekilde ayıran birkaç belirgin fark vardır. Formülleri, yoğunlukları, ölçüm cihazları, kuvvet çalışması ve kaynakları açısından farklılık gösterirler.
EMF, içinden akım geçmediğinde bir hücrenin iki terminali arasındaki potansiyel farkın ölçüsünü belirtir. Voltaj, hücreden akım geçerken verilen iki nokta arasındaki potansiyel farkın ölçüsüdür. Birincisi sabit yoğunluğu korurken ikincisi dalgalanabilir.
Güneş pilleri, elektrik jeneratörleri ve elektrokimyasal hücreler EMF kaynaklarıdır, voltaj ise bir elektrik veya manyetik alan tarafından üretilir. Bu kavramların her ikisi de elektrik devreleri ve akım akışıyla yakından bağlantılı olmasına rağmen, önemli ölçüde farklıdır.
Referanslar
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7275191/
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57096/
