القوة الدافعة الكهربية (EMF) والجهد الطرفي للبطارية

من المحتمل أن يكون كل منا قد لاحظ في وقت ما أو آخر ، أن أضواء السيارة تخفت عند إدارة المحرك. والسبب في هذا هو أن البادئ الكهربي يسحب تياراً كبيراً من البطارية ، وهو بهذا يقلل من الجهد بين طرفي البطارية فتخفت أضواء السيارة وسنقوم الآن بدارسة عدم ثبات فرق الجهد الطرفي للبطارية.

أن (emf) للبطارية تتولد من التفاعل الكيميائي داخل البطارية. على أن البطارية أداة كيميائية معقدة جداً ولا يمكن للشحنة ان تتحرك بداخلها دون أن تواجه مقاومة داخلية. ونتيجة لهذا تتصرف البطارية في دائرة ما على انها مصدر نقي للقوة الدافعة الكهربي (R = 0) متصل على التوالي مع مقاوم. ويوضح الشكل 1)) هذه المقاومة الداخلية r وعنصر الدائرة المكافئ للبطارية.

لاحظ أنه عندما لا يسحب تيار من البطارية ، فإنه لن يدخل فرق للجهد عبر المقاومة الداخلية r. ومن ثم يكون فرق الجهد بين طرفيها مساوياً لقوتها الدافعة الكهربي. على أنه لو وصلت البطارية عبر مقاوم خارجي ، كما في الشكل (2) فإن التيار يكون I.. وفرق الجهد عبر الطرفين هو

الجهد الطرفي == V_T   - Irε = ( أثناء التفريغ)

وإذا كان البطارية تمر بعملية شحن ، أي لو كان التيار يتدفق خلال البطارية من الطرف الموجب غلى الطرف السالب فإن :

الجهد الطرفي == V_T  Ir + ε = ( أثناء الشحن)

وبالنسبة لبطارية جيدة قوتها 12 V ، فإن مقاومتها الداخلية لا تتجاوز نحو0.01Ω وعند توصيل هذه البطارية هذه البطارية عبر مقاوم3Ω  فإن:

والجهد الطرفيV_T هو فرق الجهد بين النقطتين a و b:

وفي هذه الحالة فإن الجهد الطرفي مساو تقريباً للقوة الدافعة الكهربية.

على أنه كلما تقدم العمر بالبطارية ، كلما زادت مقاومتها الداخلية ؛ لول أن المقاومة الداخلية للبطارية زادت حتى صارت 1.0 Ω فإن التيار الذي يمر في مقاومة3Ω  متصلة بالبطارية يصبح:

أما الجهد الطرفي فيكون