Изворни код странице Електромоторна сила

{{Електромагнетизам}}

'''Електромоторна сила''', скраћено '''ЕМС''' (означава се са <math>\mathcal{E}</math> и мери у [[волт]]има),<ref>emf. (1992). ''American Heritage Dictionary of the English Language'' 3rd ed. Boston:Houghton Mifflin.</ref> величина је у [[електротехника|електротехници]] којом се изражава [[механички рад|рад]] потребан за раздвајање носилаца [[наелектрисање|наелектрисања]] у неком извору [[електрична струја|електричне струје]], при чему сила која делује на наелектрисања на крајевима извора није директна последица поља.<ref name="Stewart">{{Cite book|last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory |url=https://archive.org/details/intermediateelec0000stew |year=2001|publisher=World Scientific |pages=[https://archive.org/details/intermediateelec0000stew/page/389 389]}}</ref> Практично говорећи - под појмом ЕМС подразумева се [[Електрични напон|напон]] на крајевима извора када нема струје. Чим се коло затвори и потече струја тада се на крајевима извора појављује напон који је мањи од ЕМС овог извора. Ово је последица унутрашње [[Електрична отпорност|отпорности]] самог извора на којој ће се и појавити поменути пад напона. Уређај који претвара друге облике енергије у електричну енергију („[[трансдуктор]]”),<ref name="Tipler803">{{cite book|last=Tipler|first=Paul A.|title=Physics|url=https://archive.org/details/physics00tipl|date=јануар 1976|publisher=Worth Publishers, Inc.|location=New York, NY|isbn=978-0-87901-041-6|pages=[https://archive.org/details/physics00tipl/page/803 803]}}</ref> као што је [[батерија]] (која конвертује [[Хемијска енергија|хемијску енергију]]) или [[Electric generator|генератор]] (који конвертује механичку енергију),<ref name="Stewart"/> пружа ЕМС на свом излазу.<ref name="Tipler803"/> Понекад се за описивање електромоторне силе користи аналогија са [[Притисак|притиском]] воде<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> (Реч „сила” у овом случају се не користи да означава [[Сила|силу]] интеракције између тела, као што се може мерити у [[килограм]]има или [[Њутн (јединица)|њутнима]].)

ЕМС је карактеристика сваког извора. Ако се при преношењу количине наелектрисања q кроз извор (од једног до другог пола) изврши рад А, електромоторна сила је дефинисана формулом -{ε= A/q}-. Да би кроз [[електрично коло]] протицала струја потребно је да на крајевима [[Електрични проводник|проводника]] постоји разлика [[Електрични потенцијал|потенцијала]]. Сваки уређај за претварање било ког облика енергије у електричну енергију, назива се генератор, који уједно представља и извор у струјном колу. Електромоторна сила <math>\mathcal{E}</math> је енергијска карактеристика извора и представља количник трансформисане енергије из било ког облика у електричну (-{dW}-) и количине електрицитета (-{dq}-) која протиче кроз коло електричне струје.
<math>\mathcal{E}</math>=dW/dq

При [[Електромагнетска индукција|електромагнетној индукцији]], ЕМС се може дефинисати око затвореног кола проводника као електромагнетски [[Механички рад|рад]] који би се обавио на електричном [[Наелектрисање|набоју]] ([[електрон]] у овом случају) ако путује једном око кола.<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> За временски променљиви магнетни флукс у колу, електрични потенцијал скаларног поља није дефинисан због циркулирајућег електричног векторског поља, али ЕМС ипак обавља рад што се може мерити као виртуални електрични потенцијал око кола.<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>

У случају уређаја са два терминала (као што је [[електрохемијска ћелија]]<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>) који се моделује као [[Tevenenova teorema|Тевененово еквивалентно коло]],<ref>{{cite journal|last=Brittain|first=J.E.|title=Thevenin's theorem|journal=IEEE Spectrum|date=март 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> еквивалентна ЕМС се може мерити као разлика потенцијала отвореног кола или „напона” између два терминала. Ова разлика потенцијала може покренути [[Електрична струја|електричну струју]], ако је спољашње коло прикључено на терминале.

== Преглед ==

Уређаји који могу да обезбеде ЕМС укључују [[electrochemical cell|електрохемијске ћелије]], [[Thermoelectric effect|термоелектричне уређаје]], [[solar cells|соларне ћелије]], [[Фотодиода|фотодиоде]], [[Електрични генератор|електричне генераторе]], [[трансформатор]]е и чак [[Ван де Графов генератор|Ван де Графове генераторе]].<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> У природи, ЕМС се ствара кад год се појављују флуктуације магнетног поља кроз површину. Померање [[Магнетско поље Земље|Земљиног магнетног поља]] током [[Геомагнетна олуја|геомагнетне олује]] изазива струје у електричној мрежи, док се линије магнетног поља померају и прелазе преко проводника.

У случају батерије, раздвајање набоја које доводи до разлике напона између терминала постиже се хемијским реакцијама на електродама које претварају [[Хемијска енергија|хемијску потенцијалну енергију]] у електромагнетну потенцијалну енергију.<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> За [[Галванска ћелија|галванску ћелију]] се може сматрати да има „пумпу наелектрисања” атомских димензија на свакој електроди, то јест:<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>Извор ЕМС се може сматрати као нека врста ''пумпе наелектрисања'' која делује тако да помера позитивни набој од тачке ниског потенцијала кроз унутрашњост до тачке високог потенцијала. ... Хемијским, механичким или другим средствима, извор ЕМС врши рад -{''dW''}- на том наелектрисању да би га преместио на терминал високог потенцијала. ЕМС ''ℰ'' извора се дефинише као рад -{''dW''}- који се врши по наелектрисању -{''dq''}-: {{nowrap|''ℰ'' {{=}} -{''dW/dq''}-}}.
</blockquote>

У случају електричног генератора, временски променљиво магнетно поље унутар генератора ствара електрично поље путем [[Електромагнетска индукција|електромагнетне индукције]], што заузврат ствара разлику напона између терминала генератора. Одвајање набоја одвија се унутар генератора, са електронима који теку од једног терминала према другом, све док се у случају отвореног кола не формира довољно електрично поље тако да не би било могуће даље раздвајање набоја. Електромоторној сили се супротставља електрични напон услед раздвајања набоја. Ако је прикључено оптерећење, овај напон може покренути струју. Општи принцип који управља ЕМС у таквим електричним машинама је [[Фарадејев закон електромагнетске индукције]].<ref name="Jordan & Balmain (1968)">{{cite book|last=Jordan|first= Edward |last2=Balmain|first2=Keith G.| title = Electromagnetic Waves and Radiating Systems |url=https://archive.org/details/electromagneticw00jord_157| 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=[https://archive.org/details/electromagneticw00jord_157/page/n113 100]}}</ref><ref name="Hayt (1989)">{{cite book|last=Hayt| first = William| title = Engineering Electromagnetics |url=https://archive.org/details/engineeringelect5thhayt| 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=[https://archive.org/details/engineeringelect5thhayt/page/312 312]}}</ref>

== Историја ==

Око године 1830, [[Мајкл Фарадеј]] је успоставио да реакције на сваком од два електродно–електролитска интерфејса пружају ЕМС за напонску ћелију, тј. да ове реакције покрећу струју и да нису неисцрпан извор енергије као што се у почетку мислило.<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> У случају отвореног кола, раздвајање набоја се наставља све док електрично поље раздвојених набоја није довољно да заустави реакције. Годинама раније, [[Алесандро Волта]], који је мерио контактну разлику потенцијала на интерфејсу метал-метал (електрода-електрода) његових ћелија, имао је погрешно становиште да је сам контакт (без узимања у обзир хемијске реакције) био узрок настанка ЕМС.

== Ознаке и мерне јединице ==

Електромоторна сила се обично означава са <math>\mathcal{E}</math> или ''ℰ'' (рукописно велико E, уникод -{U}-+2130).

У уређају без унутрашњег отпора, ако [[електрични набој]] ''Q'' пролази кроз тај уређај и добије [[Енергија|енергију]] ''W'', нето ЕМС тог уређаја је енергија добијена по јединичном набоју, или ''W''/''Q''. Као и друге мере енергије по набоју, за ЕМС се користи [[International System of Units|СИ]] јединица [[волт]], која је еквивалентна [[џул]]у по [[кулон]]у.<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>

Електромоторна сила у [[electrostatic unit|електростатичким јединицама]] је [[statvolt|статволт]] (у јединицама система [[Centimetre–gram–second system of units|центиметар-грам-секунда]] једнака количини једног [[Ерг (јединица)|ерга]] по електростатичкој јединици [[Наелектрисање|набоја]]).

== Референце ==
{{reflist|30em}}

== Литература ==
* {{Cite book| ref=harv|last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory | url=https://archive.org/details/intermediateelec0000stew|year=2001|publisher=World Scientific |pages=[https://archive.org/details/intermediateelec0000stew/page/389 389]}}
{{Литература|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}}
{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Electromotive force}}

{{нормативна контрола}}

{{СОРТИРАЊЕ:Електромоторна сила}}
[[Категорија:Електрична струја]]
[[Категорија:Електромагнетизам]]
[[Категорија:Електродинамика]]