Elektromotorna sila – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Oznaka za EMS nije slovo E, vec grcko slovo epsilon. |
sa sr wiki |
||
Red 1:
{{Elektromagnetizam}}
'''Elektromotorna sila''', skraćeno '''EMS''' (označava se sa <math>\mathcal{E}</math> i meri u [[volt]]ima),<ref>emf. (1992). ''American Heritage Dictionary of the English Language'' 3rd ed. Boston:Houghton Mifflin.</ref> veličina je u [[elektrotehnika|elektrotehnici]] kojom se izražava [[mehanički rad|rad]] potreban za razdvajanje nosilaca [[naelektrisanje|naelektrisanja]] u nekom izvoru [[električna struja|električne struje]], pri čemu sila koja deluje na naelektrisanja na krajevima izvora nije direktna posledica polja.<ref name="Stewart">{{Cite book|last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory |year=2001|publisher=World Scientific |pages=389}}</ref> Praktično govoreći - pod pojmom EMS podrazumeva se [[Električni napon|napon]] na krajevima izvora kada nema struje. Čim se kolo zatvori i poteče struja tada se na krajevima izvora pojavljuje napon koji je manji od EMS ovog izvora. Ovo je posledica unutrašnje [[Električna otpornost|otpornosti]] samog izvora na kojoj će se i pojaviti pomenuti pad napona. Uređaj koji pretvara druge oblike energije u električnu energiju („[[transduktor]]”),<ref name="Tipler803">{{cite book|last=Tipler|first=Paul A.|title=Physics|date=januar 1976|publisher=Worth Publishers, Inc.|location=New York, NY|isbn=978-0-87901-041-6|pages=803}}</ref> kao što je [[baterija]] (koja konvertuje [[Hemijska energija|hemijsku energiju]]) ili [[Electric generator|generator]] (koji konvertuje mehaničku energiju),<ref name="Stewart"/> pruža EMS na svom izlazu.<ref name="Tipler803"/> Ponekad se za opisivanje elektromotorne sile koristi analogija sa [[Pritisak|pritiskom]] vode<ref>{{cite journal
| journal = Transactions of the American Electrochemical Society
| title = The Relation Between Contact Potentials and Electrochemical Action
|author=Irving Langmuir
| volume = 29
| issue =
| publisher = The Society
|pages=175
|year=1916
| url = https://books.google.com/books?id=OW0SAAAAYAAJ&pg=PA172&dq=%22electromotive+force+is+that%22&q=%22electromotive%20force%20is%20that%22
}}</ref> (Reč „sila” u ovom slučaju se ne koristi da označava [[Sila|silu]] interakcije između tela, kao što se može meriti u [[kilogram]]ima ili [[Njutn (jedinica)|njutnima]].)
EMS je karakteristika svakog izvora. Ako se pri prenošenju količine naelektrisanja q kroz izvor (od jednog do drugog pola) izvrši rad A, elektromotorna sila je definisana formulom ε= A/q. Da bi kroz [[električno kolo]] proticala struja potrebno je da na krajevima [[Električni provodnik|provodnika]] postoji razlika [[Električni potencijal|potencijala]]. Svaki uređaj za pretvaranje bilo kog oblika energije u električnu energiju, naziva se generator, koji ujedno predstavlja i izvor u strujnom kolu. Elektromotorna sila <math>\mathcal{E}</math> je energijska karakteristika izvora i predstavlja količnik transformisane energije iz bilo kog oblika u električnu (dW) i količine elektriciteta (dq) koja protiče kroz kolo električne struje.
<math>\mathcal{E}</math>=dW/dq
Pri [[Elektromagnetska indukcija|elektromagnetnoj indukciji]], EMS se može definisati oko zatvorenog kola provodnika kao elektromagnetski [[Mehanički rad|rad]] koji bi se obavio na električnom [[Naelektrisanje|naboju]] ([[elektron]] u ovom slučaju) ako putuje jednom oko kola.<ref name=Cook>{{cite book
| title = The Theory of the Electromagnetic Field
|author=David M. Cook
| publisher = Courier Dover
|year=2003
|isbn=978-0-486-42567-2
|pages= 157
| url = https://books.google.com/books?id=bI-ZmZWeyhkC&pg=PA157
}}</ref> Za vremenski promenljivi magnetni fluks u kolu, električni potencijal skalarnog polja nije definisan zbog cirkulirajućeg električnog vektorskog polja, ali EMS ipak obavlja rad što se može meriti kao virtualni električni potencijal oko kola.<ref name=Lerner>{{cite book
| title=Physics for scientists and engineers
|author=Lawrence M Lerner
| url=https://books.google.com/books?id=Nv5GAyAdijoC&pg=PA727
| publisher=Jones & Bartlett Publishers
|isbn=978-0-7637-0460-5
|pages=724–727
|year=1997}}</ref>
U slučaju uređaja sa dva terminala (kao što je [[elektrohemijska ćelija]]<ref>{{Cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Chemical/electrolyt.html#c1|title=Electrolytic Cells|website=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|accessdate=17. 5. 2018}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Chemical/electrochem.html#c3|title=Electrochemical Cells|last=|first=|date=|website=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=17. 5. 2018|quote=Electrochemical cells which generate an electric current are called voltaic cells or galvanic cells, and common batteries consist of one or more such cells. In other electrochemical cells an externally supplied electric current is used to drive a chemical reaction which would not occur spontaneously. Such cells are called electrolytic cells.}}</ref>) koji se modeluje kao [[Tevenenova teorema|Tevenenovo ekvivalentno kolo]],<ref>{{cite journal|last=Brittain|first=J.E.|title=Thevenin's theorem|journal=IEEE Spectrum|date=mart 1990|volume=27|issue=3|doi=10.1109/6.48845|url=http://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?newsearch=true&queryText=James+E.+Brittain+Thevenin%27s+theorem&.x=41&.y=17|accessdate=1. 2. 2013|pages=42}}</ref><ref>{{cite conference|last=Dorf|first=Richard C.|last2=Svoboda|first2=James A.|title=Chapter 5 - Circuit Theorems|booktitle=Introduction to Electric Circuits|year=2010|publisher=John Wiley & Sons|location=Hoboken, NJ|isbn=978-0-470-52157-1|url=http://ca.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-EHEP000347.html|edition=8th|pages=162-207|accessdate=16. 6. 2019|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120430052426/http://ca.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-EHEP000347.html|archivedate=30. 4. 2012|url-status=dead}}</ref> ekvivalentna EMS se može meriti kao razlika potencijala otvorenog kola ili „napona” između dva terminala. Ova razlika potencijala može pokrenuti [[Električna struja|električnu struju]], ako je spoljašnje kolo priključeno na terminale.
== Pregled ==
Uređaji koji mogu da obezbede EMS uključuju [[electrochemical cell|elektrohemijske ćelije]], [[Thermoelectric effect|termoelektrične uređaje]], [[solar cells|solarne ćelije]], [[Fotodioda|fotodiode]], [[Električni generator|električne generatore]], [[transformator]]e i čak [[Van de Grafov generator|Van de Grafove generatore]].<ref name=Lerner/><ref name=Tipler>{{cite book
| title=Physics for Scientists and Engineers
|last=Tipler|first=Paul A.|last2=Mosca|first2=Gene| url=https://books.google.com/books?id=BMVR37-8Jh0C&pg=PA850
|pages=850
|isbn=978-1-4292-0124-7
|year=2007
| edition=6
| publisher=Macmillan
}}</ref> U prirodi, EMS se stvara kad god se pojavljuju fluktuacije magnetnog polja kroz površinu. Pomeranje [[Magnetsko polje Zemlje|Zemljinog magnetnog polja]] tokom [[Geomagnetna oluja|geomagnetne oluje]] izaziva struje u električnoj mreži, dok se linije magnetnog polja pomeraju i prelaze preko provodnika.
U slučaju baterije, razdvajanje naboja koje dovodi do razlike napona između terminala postiže se hemijskim reakcijama na elektrodama koje pretvaraju [[Hemijska energija|hemijsku potencijalnu energiju]] u elektromagnetnu potencijalnu energiju.<ref name=Schaum>{{cite book
|title=Schaum's outline of theory and problems of beginning physics II
|last=Halpern|first=Alvin M.|last2=Erlbach|first2=Erich|url=https://books.google.com/books?id=vN2chIay624C&pg=PA138
|pages=138 |year=1998
|publisher=McGraw-Hill Professional
|isbn=978-0-07-025707-8
}}</ref><ref>{{cite book
| title = Physics the easy way
|author=Robert L. Lehrman
| publisher = Barron's Educational Series
|year=1998
|isbn=978-0-7641-0236-3
|pages= 274
| url = https://books.google.com/books?id=wMhCxOsPNE8C&pg=PA274&dq=emf++separated+charge+reaction+potential
}}</ref> Za [[Galvanska ćelija|galvansku ćeliju]] se može smatrati da ima „pumpu naelektrisanja” atomskih dimenzija na svakoj elektrodi, to jest:<ref name="Singh">{{cite book|chapter-url=https://books.google.com/books?id=oS_vSI-3yuwC|title=Basic Physics|first=Kongbam Chandramani|publisher=Prentice Hall India|year=2009|isbn=978-81-203-3708-4|chapter=§3.16 EMF of a source|author=Singh|pages=152}}</ref>
<blockquote>Izvor EMS se može smatrati kao neka vrsta ''pumpe naelektrisanja'' koja deluje tako da pomera pozitivni naboj od tačke niskog potencijala kroz unutrašnjost do tačke visokog potencijala. ... Hemijskim, mehaničkim ili drugim sredstvima, izvor EMS vrši rad ''dW'' na tom naelektrisanju da bi ga premestio na terminal visokog potencijala. EMS ''ℰ'' izvora se definiše kao rad ''dW'' koji se vrši po naelektrisanju ''dq'': {{nowrap|''ℰ'' {{=}} ''dW/dq''}}.
</blockquote>
U slučaju električnog generatora, vremeski promenljivo magnetno polje unutar generatora stvara električno polje putem [[Elektromagnetska indukcija|elektromagnetne indukcije]], što zauzvrat stvara razliku napona između terminala generatora. Odvajanje naboja odvija se unutar generatora, sa elektronima koji teku od jednog terminala prema drugom, sve dok se u slučaju otvorenog kola ne formira dovoljno električno polje tako da ne bi bilo moguće dalje razdvajanje naboja. Elektromotornoj sili se suprotstavlja električni napon usled razdvajanja naboja. Ako je priključeno opterećenje, ovaj napon može pokrenuti struju. Opšti princip koji upravlja EMS u takvim električnim mašinama je [[Faradejev zakon elektromagnetske indukcije]].<ref name="Jordan & Balmain (1968)">{{cite book|last=Jordan|first= Edward |last2=Balmain|first2=Keith G.| title = Electromagnetic Waves and Radiating Systems | edition = 2nd| publisher = Prentice-Hall|year=1968|quote=Faraday's Law, which states that the electromotive force around a closed path is equal to the negative of the time rate of change of magnetic flux enclosed by the path.|pages=100}}</ref><ref name="Hayt (1989)">{{cite book|last=Hayt| first = William| title = Engineering Electromagnetics | edition = 5th|isbn=978-0-07-027406-8| publisher = McGraw-Hill|year=1989|quote=The magnetic flux is that flux which passes through any and every surface whose perimeter is the closed path.|pages=312}}</ref>
== Istorija ==
Oko godine 1830, [[Majkl Faradej]] je uspostavio da reakcije na svakom od dva elektrodno–elektrolitska interfejsa pružaju EMS za naponsku ćeliju, tj. da ove reakcije pokreću struju i da nisu neiscrpan izvor energije kao što se u početku mislilo.<ref name=cajori>{{cite book|title=A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories |last=Cajori|first=Florian| publisher = The Macmillan Company |year=1899 |pages=218–219 | url = https://books.google.com/books?id=ICASAAAAYAAJ&pg=PA219&dq=%22seat+of%22+%22electromotive+force%22 }}</ref> U slučaju otvorenog kola, razdvajanje naboja se nastavlja sve dok električno polje razdvojenih naboja nije dovoljno da zaustavi reakcije. Godinama ranije, [[Alesandro Volta]], koji je merio kontaktnu razliku potencijala na interfejsu metal-metal (elektroda-elektroda) njegovih ćelija, imao je pogrešno stanovište da je sam kontakt (bez uzimanja u obzir hemijske reakcije) bio uzrok nastanka EMS.
== Oznake i merne jedinice ==
Elektromotorna sila se obično označava sa <math>\mathcal{E}</math> ili ''ℰ'' (rukopisno veliko E, unikod U+2130).
U uređaju bez unutrašnjeg otpora, ako [[električni naboj]] ''Q'' prolazi kroz taj uređaj i dobije [[Energija|energiju]] ''W'', neto EMS tog uređaja je energija dobijena po jediničnom naboju, ili ''W''/''Q''. Kao i druge mere energije po naboju, za EMS se koristi [[International System of Units|SI]] jedinica [[volt]], koja je ekvivalentna [[džul]]u po [[kulon]]u.<ref>{{cite book
| title = Basic Electricity
|author=Van Valkenburgh
| publisher = Cengage Learning
|year=1995
|isbn=978-0-7906-1041-2
|pages=1–46
| url = https://books.google.com/books?id=vmg1UKsTntAC&pg=PT67&dq=electromotive-force+joules-per-coulomb+volts+charge+energy
}}</ref>
Elektromotorna sila u [[electrostatic unit|elektrostatičkim jedinicama]] je [[statvolt|statvolt]] (u jedinicama sistema [[Centimetre–gram–second system of units|centimetar-gram-sekunda]] jednaka količini jednog [[Erg (jedinica)|erga]] po elektrostatičkoj jedinici [[Naelektrisanje|naboja]]).
== Reference ==
{{reflist|30em}}
== Literatura ==
* {{Cite book| ref=harv|last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory |year=2001|publisher=World Scientific |pages=389}}
{{refbegin|30em}}
* George F. Barker, "[https://books.google.com/books?vid=0uowlltB5bCx84xQrO&id=zXAQ97d7YiIC&pg=PA649&lpg=PA650 On the measurement of electromotive force]". Proceedings of the American Philosophical Society Held at Philadelphia for Promoting Useful Knowledge, American Philosophical Society. January 19, 1883.
* Andrew Gray, "Absolute Measurements in Electricity and Magnetism", [https://books.google.com/books?vid=0pkd5YYtaGRtjR6Oes&id=WxeFSg38JLQC&pg=PA41&dq= Electromotive force]. Macmillan and co., 1884.
* Charles Albert Perkins, "Outlines of Electricity and Magnetism", [https://books.google.com/books?vid=OCLC02316583&id=jd1vvFcD-MAC&pg=PA158&vq=&dq= Measurement of Electromotive Force]. Henry Holt and co., 1896.
* John Livingston Rutgers Morgan, "The Elements of Physical Chemistry", [https://books.google.com/books?vid=OCLC10759094&id=ovjORAvJZZkC&pg=PA235&dq= Electromotive force]. J. Wiley, 1899.
* "Abhandlungen zur Thermodynamik, von H. Helmholtz. Hrsg. von Max Planck". (Tr. "Papers to thermodynamics, on H. Helmholtz. Hrsg. by Max Planck".) Leipzig, W. Engelmann, Of Ostwald classical author of the accurate sciences series. New consequence. No. 124, 1902.
* Theodore William Richards and Gustavus Edward Behr, jr., "The electromotive force of iron under varying conditions, and the effect of occluded hydrogen". Carnegie Institution of Washington publication series, 1906. {{LCCN |07003935}}
* Henry S. Carhart, "Thermo-electromotive force in electric cells, the thermo-electromotive force between a metal and a solution of one of its salts". New York, D. Van Nostrand company, 1920. {{LCCN|20020413}}
* [[Hazel Rossotti]], "Chemical applications of potentiometry". London, Princeton, N.J., Van Nostrand. {{page|year=1969|isbn=978-0-442-07048-9|pages=}} {{LCCN |69011985}}
* Nabendu S. Choudhury, 1973. [https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730015362.pdf "Electromotive force measurements on cells involving beta-alumina solid electrolyte"]. NASA technical note, D-7322.
* {{Cite book| ref = harv | title=Modern Electrochemistry: An Introduction to an Interdisciplinary Area |author=John O'M. Bockris |author2=Amulya K. N. Reddy |chapter-url=https://books.google.com/books?id=5OGsg_v_7yoC&pg=PA647 |chapter=Electrodics |isbn=978-0-306-25002-6 |year=1973 |edition=2 |publisher=Springer}}
* {{cite journal|last=Roberts|first=Dana|title= How batteries work: A gravitational analog |journal= Am. J. Phys.|volume= 51 |issue= 9 |year=1983 |doi=10.1119/1.13128|bibcode = 1983AmJPh..51..829R |pages=829 }}
* G. W. Burns, et al., "Temperature-electromotive force reference functions and tables for the letter-designated thermocouple types based on the ITS-90". Gaithersburg, MD : U.S. Dept. of Commerce, National Institute of Standards and Technology, Washington, Supt. of Docs., U.S. G.P.O., 1993.
* {{Cite book| ref=harv|last=Sato|first=Norio|title=Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes |pages=326 ''ff'' |chapter-url=https://books.google.com/books?id=olQzaXNgM74C&pg=PA328 |isbn=978-0-444-82806-4 |year=1998 |publisher=Elsevier |edition=2nd |chapter= Semiconductor photoelectrodes}}
* {{cite journal|date=8. 3. 2009|title=Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|url=http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07879.html|accessdate=10. 3. 2009| doi= 10.1038/nature07879|last=Hai|first=Pham Nam|last2=Ohya|first2=Shinobu|last3=Tanaka|first3=Masaaki|last4=Barnes|first4=Stewart E.|last5=Maekawa|first5=Sadamichi|volume=458|pmid=19270681|issue=7237|bibcode = 2009Natur.458..489H |pages=489-92}}
{{refend}}
== Spoljašnje veze ==
{{Commonscat|Electromotive force}}
{{Authority control}}
{{DEFAULTSORT:Elektromotorna sila}}
[[Kategorija:Električna struja]]
| |||