EMF-kilde med lukket ekstern krets
Årsaken til at ladninger separeres og får dem til å bevege seg i en lukket krets kalles den elektromotoriske kraften (emk, emk).
EMF-verdien til en hvilken som helst kilde der ladningsseparasjon forekommer, estimeres fra arbeidet som brukes av feltet for å flytte en enhetslading fra en elektrode med lavere potensial til en elektrode med høyere potensial.
I samsvar med definisjonen av potensial er dette arbeidet lik potensialforskjellen til de separerte ladningene, som, i likhet med årsaken som skiller ladningene, kalles elektromotorisk kraft.
Hvis kildeklemmene er koblet til en ledende kropp og dermed skaper en lukket krets, vil den bli etablert elektrisitet, hvis retning faller sammen i den eksterne kretsen med retningen til EMF. Inne i kilden foregår ladningsseparasjon hele tiden og potensialforskjellen opprettholdes.
Bevegelsen av ladede partikler i nærvær av en strøm har samme retning gjennom hele den lukkede kretsen, og arbeidet som brukes av feltet for å flytte en enhetslading langs en lukket krets kan estimeres med en verdi som også er lik arbeidet til kreftene inne i kildene som flytter en enhetslading fra den negative elektroden til den positive elektroden i forhold til kreftene elektrisk felt.
I en likestrøm gjenopprettes ladningene som er konsentrert på elektrodene til kilden kontinuerlig, og feltet rundt elektrodene forårsaket av disse ladningene har samme karakter som i en åpen ekstern krets: det er potensial. I motsetning til det elektrostatiske feltet til kontinuerlig regenererte ladninger, kalles det et stasjonært felt.
Et stasjonært felt skiller seg fra et elektrostatisk felt ikke bare ved at ladningen til kilden til dette feltet stadig gjenopprettes, men også ved at et slikt felt er lokalisert både rundt ledende kropper og inne i disse legemene. For et stasjonært felt som har samme karakter som et potensielt felt, for enhver lukket sløyfe som ikke går gjennom en EMF-kilde.
Med henvisning til den hydrodynamiske analogien i tilfelle av en lukket ekstern krets av EMF-kilden, må vi forestille oss driften av det hydrauliske systemet med et åpent avløpsrør, der, la oss si, det er en viss mottaker (hydraulisk motor). For å opprettholde en konstant nivåforskjell mellom tankene, må pumpen fylle på væskemengden i den øvre tanken som renner gjennom avløpsrøret.
Arbeidet som brukes av motoren for å øke denne væskemengden er proporsjonal med forskjellen i nivåer og kan karakteriseres av verdien av denne forskjellen. Arbeidet som utføres ved at væskestrømmen faller fra det øvre nivået til det nedre nivået, er proporsjonalt med den samme nivåforskjellen, og hvis det ikke tillates noe tap, er det lik arbeidet utført av motoren.
Den elektromotoriske kraften i en rekke kilder er praktisk talt uavhengig av verdien av den elektriske strømmen i kretsen, hvorfor man ofte antar at den forblir den samme både ved tomgang av kilden og ved full belastning. Men som regel er EMF under lading av kilden litt forskjellig fra EMF-verdien under tomgang (vanligvis mindre).
Endringen i EMF i dette tilfellet forklares av den såkalte kildereaksjonen. For eksempel, i kjemiske EMF-kilder dens nedgang observeres i forbindelse med fenomenet polarisering, i elektriske maskingeneratorer — på grunn av påføring av en laststrøm rettet i motsatt retning av magnetfeltet på magnetfeltet.
Potensialforskjellen mellom individuelle punkter i en elektrisk krets avhenger av spenningsfordelingen langs kretsen. Spesielt avhenger potensialforskjellen mellom kildeklemmene av forholdet mellom den eksterne og indre motstanden til kilden, eller det såkalte interne spenningsfallet.
Den elektromotoriske kraften kan konsentreres på en ekstremt begrenset del av den elektriske kretsen i et hopp (som for eksempel forekommer i galvaniske, termoelektriske og også i andre kilder hvor EMF oppstår ved kontaktpunktene til forskjellige stoffer) eller distribuert over en del av den interne kildekretsen.
Vi møter det siste tilfellet i elektriske maskingeneratorer, hvor en emk induseres over en betydelig lengde av ledninger når de beveger seg i et magnetisk felt, og den totale emk er summen av de elementære emfene indusert i individuelle deler av kretsen. Summen av disse verdiene er lik potensialforskjellen mellom begynnelsen og slutten av ledningene.
Ved analyse og beregning av elektriske kretser som inneholder EMF, antas det ofte at EMF er konsentrert i naturen. Tilstedeværelsen av intern motstand av kilden tas i betraktning ved å introdusere en ekstra på-motstand.
Siden EMF karakteriserer transformasjonen av en eller annen type energi til elektrisk energi under passering av strøm, når man snakker om kilder til EMF eller strøm, brukes også begrepet "kilde til (elektrisk) energi". Alle disse begrepene er synonyme når det kommer til de faktiske kildene.
Noen ganger når de beregner og analyserer elektriske kretser, utgjør de en forskjell strømkilder og EMF-kilder.
En kilde til EMF forstås som en slik energikilde, hvis EMF kan betraktes som uavhengig av verdien av den indre motstanden, og EMF til en slik kilde må ha en tendens til uendelig. Noen ganger oppnås dette gjennom skjematiske løsninger, bruk av stabiliseringsanordninger, etc.