기전력,electromotive_force,emf

기호:
$\mathcal{E}$ (TeX \mathcal{E}), 유니코드 ℰ
$E$ (특수 폰트를 쓰지 않고), E
$V$ (전위차이므로)

정의
$\mathcal{E}=\frac{dW}{dq}$
낮은 퍼텐셜에서 높은 퍼텐셜로 단위전하를 이동시키는 데 필요한 일 (see also 전기퍼텐셜=전위,electric_potential)

단위
V (volt)
1 V = 1 J/C
1 V = 1 Wb/s (see 유도기전력,induced_emf)
전위,electric_potential, 전위차인 전압,voltage과 같음

기전력장치는 양 극 사이의 퍼텐셜 차를 유지하기 위해 전하를 움직여야 한다.
이상적인 기전력장치는 내부 저항이 없다. 실제 기전력장치는 내부 저항이 있다.

같은 개념: 전위차(전압,voltage) V
전압과의 뉘앙스 차이는 아마도: 전류를 지속적으로 공급하는, 전압을 계속 유지하는, 전원,source, 원동력의 느낌?
기전력이라는 이름과 달리 힘,force이나 전력,power이 아님. (이름이 '-력', '-전력'으로 끝남에도 불구하고)
전위차 중에서도 특히 전지,battery?전원,power_source?가 만들어내는 것을 기전력이라고 하는 듯 CHK
전위차를 일정하게 계속 유지시켜주는 능력
전류를 계속해서 흐르게 하는.
CHK

2020-11-17
{
이런 차이가 있나 봄. CHK
https://ghebook.blogspot.com/2010/08/faradays-law-of-electromagnetic.html 커멘트 중에
"emf가 voltage가 아니라고 해서 (voltage는 보존장(보존장,conservative_field)에서, emf는 비보존장에서 정의되므로)"
}
2020-11-20
{
https://ghebook.blogspot.com/2010/08/faradays-law-of-electromagnetic.html
[그림 2] 기전력과 전압의 상호 비교
}
2021-02-10, [https]31m에서
{
키르히호프_법칙,Kirchhoff_law 중 KVL은 에너지보존법칙(esp. see 보존,conservation#s-3)과 관련되며,
회로에서 임의의 폐경로 내에 존재하는 기전력의 합전압강하의 합과 같다.
(생각: 즉 기전력은 전위를 올리는 것이고, 전압은 전위의 차이라고 설명함.
기전력: 전위가 올라감. / 전압: 전위가 올라가거나 내려감.)
}

전원,source 과의 관계는?

이상적인 emf 장치는 내부저항,internal_resistance이 0이다.



1. 단자전압,terminal_voltage

내부 저항,resistance이 0인 이상적인 전지의 경우,
전지 양쪽의 전위차 (단자전압)은 기전력과 같다.

그러나 보통 내부 저항 r이 있음. (see 내부저항,internal_resistance)
$V_a-V_b=\mathcal{E}-Ir$

전지 외부 저항 $R$
전원 내부의 저항 $r$
일 때 단자전압 $\Delta V$
$\Delta V=E-Ir$
그리고 외부 저항 양단의 전위차는
$\Delta V=IR$
따라서
$IR=E-Ir$
$E=IR+Ir$
$I=\frac{E}{R+r}$
즉 회로의 전류는 전지 외부 저항 R과 전지 내부 저항 r 모두에 의존함

다시 말하면, 키르히호프_법칙,Kirchhoff_law(전압법칙)에 의해
$\mathcal{E}-ir-iR=0$
$\mathcal{E}=i(r+R)$
$i=\frac{\mathcal{E}}{r+R}$

2. 기전력장치의 일률,power


$P=iV=i(\mathcal{E}-ir)=i\mathcal{E}-i^2r$
여기서 $i\mathcal{E}$ 는 기전력 일률(Pemf), $i^2r$ 은 내부 저항에 의해 소모되는 일률.
$P_{\rm emf}=i\mathcal{E}$


3. 유도기전력(induced emf)

4. 운동기전력(motional emf)

: 도체가 자기장 내에서 움직일 때 만들어지는 기전력. 운동에 의한 기전력.

$\mathcal{E}=vBL$
도체 막대를 conducting rail 위로 움직일 때만?

$\mathcal{E}=vBL$
$=\left(\frac{x-x_0}{t-t_0}\right)BL$
$=\left(\frac{xL-x_0L}{t-t_0}\right)B$
$=\left(\frac{A-A_0}{t-t_0}\right)B$
$=\frac{BA-BA_0}{t-t_0}$
$=\frac{\Phi-\Phi_0}{t-t_0}=\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$

5. 역기전력(back emf, counter emf)



QQQQ: 유도기전력,induced_emf과의 관계는?

AKA 역기전압
TBW

CHK; from [https]src {
유도기,inductor에는 외부에서 들어오는 전류를 '뒤로 밀어내는' 효과를 연상케 하는 기전력을 일으키는 성질이 있다?
유도기전력,induced_emf 식은
$\mathcal{E}=\frac{-d\Phi_{\rm B}}{dt}$ 이고,
자체인덕턴스,self-inductance 식은
$L=\frac{\Phi_{\rm B}}{I}$ 인데 변형하면
$\Phi_{\rm B}=LI$
$\frac{d\Phi_{\textrm{B}}}{dt}=L\frac{dI}{dt}$
이므로 두 식을 결합하면
$\mathcal{E}_{\rm L}=-L\frac{dI}{dt}$
}

Q:
직류회로에는 없고 교류회로,AC_circuit에만 있나? 교류,AC?
인덕턴스,inductance가 있어야만 정의되나?
$V=L\frac{dI}{dt}$
혹은
$V=-L\frac{di}{dt}$
혹은
$e=-N\frac{d\phi}{dt}$

렌츠_법칙,Lenz_s_law과 밀접한데? TBW

6. 전류,electric_current와의 관계

어떤 회로에
저항,resistance이 있고,
기전력 장치에 내부저항,internal_resistance이 없음을 가정하면,
전력,power
$P=\frac{dW}{dt}$ (일/시간) → $dW=Pdt$
$P=i^2R$
이므로
$dW=i^2Rdt$
기전력이 한 일은
$dW=\mathcal{E}dq$
이고, $i=\frac{dq}{dt} \rightarrow dq=idt$ 이므로
$dW=\mathcal{E}idt$
따라서
$\mathcal{E}i=i^2R$
$\mathcal{E}=iR$
$i=\frac{\mathcal{E}}{R}$

7. 자기다발(자속)과의 관계

기전력중에서 특히 유도기전력,induced_emf은 시간에 대한 자속 변화에서 만들어짐.
$\mathcal{E}=-\frac{d\Phi_B}{dt}$
고리가 N번 감겼다면
$\mathcal{E}=-N\frac{d\Phi_B}{dt}$
QQQQ: 유도기전력만?
See 자속,magnetic_flux