電池電動勢E的計算公式涉及多個因素。首先,其基礎公式是E=E(標準)-RT(lnJ)/zF,其中E(標準)是正極與負極的標準電極電勢差,J是反應商,與平衡常數類似但反映即時狀態。z代表總反應轉移的電子數,F是法拉第常數,它們共同決定了電動勢的大小。
吉布斯自由能變(ΔG)與電動勢也有關系,通過ΔG=-nFE,可以用來計算實際電動勢。電動勢的產生源于電源內部非靜電力推動正電荷從負極向正極移動,這個過程中非靜電力所做的功轉化為電能,電動勢即為這一過程中單位電荷移動所做的功與電荷量的比值。
電動勢與電壓有所區別,電動勢表示電源內部單位電荷移動的能力,而電壓則是兩點間電位差的度量。在電路中,不考慮內阻時,電動勢等于電流I乘以總電阻(E=IR總)。考慮內阻時,電動勢等于內外電壓之和(E=U內+U外)。
在電磁感應現象中,電動勢的計算公式更復雜,如平均電動勢與磁通量變化率的關系(E=n△φ/△t),導體桿切割磁感線時的電動勢(E=BLv),桿旋轉時的電動勢(E=BL^2ω/2),以及線圈在磁場中轉動產生交流電的公式(E=NBSωsinωt或E=NBSωcosωt)。
總的來說,電池電動勢的計算涉及電化學、電路理論以及電磁學的知識,具體公式會根據不同的情況而變化。