EMF-källa med sluten extern krets
Orsaken till att laddningar separeras och får dem att röra sig i en sluten krets kallas den elektromotoriska kraften (emk, emk).
EMF-värdet för varje källa i vilken laddningsseparation uppträder uppskattas från det arbete som fältet lägger ner för att flytta en enhetsladdning från en elektrod med lägre potential till en elektrod med högre potential.
I enlighet med definitionen av potential är detta arbete lika med potentialskillnaden för de separerade laddningarna, som, liksom orsaken som separerar laddningarna, kallas elektromotorisk kraft.
Om källklämmorna är anslutna till en ledande kropp och därmed skapar en sluten krets, kommer den att etableras elektricitet, vars riktning sammanfaller i den externa kretsen med riktningen för EMF. Inuti källan pågår laddningsseparation hela tiden och potentialskillnaden bibehålls.
Rörelsen av laddade partiklar i närvaro av en ström har samma riktning genom hela den slutna kretsen, och det arbete som fältet lägger ner för att flytta en enhetsladdning längs en sluten krets kan uppskattas med ett värde som också är lika med arbetet för krafterna inuti källorna som flyttar en enhetsladdning från den negativa elektroden till den positiva elektroden i förhållande till krafterna elektriskt fält.
I en elektrisk likström återställs laddningarna som är koncentrerade på källans elektroder kontinuerligt, och fältet runt elektroderna som orsakas av dessa laddningar har samma karaktär som i en öppen extern krets: det är potential. I motsats till det elektrostatiska fältet av kontinuerligt regenererade laddningar kallas det ett stationärt fält.
Ett stationärt fält skiljer sig från ett elektrostatiskt fält inte bara genom att laddningen från källan till detta fält ständigt återställs, utan också genom att ett sådant fält finns både runt ledande kroppar och inuti dessa kroppar. För ett stationärt fält som har samma karaktär som ett potentiellt fält, för varje sluten slinga som inte passerar genom en EMF-källa.
Med hänvisning till den hydrodynamiska analogin i fallet med en sluten extern krets av EMF-källan, måste vi föreställa oss driften av det hydrauliska systemet med ett öppet avloppsrör, i vilket, låt oss säga, det finns en viss mottagare (hydraulmotor). För att upprätthålla en konstant nivåskillnad mellan tankarna måste pumpen fylla på mängden vätska i den övre tanken som rinner genom avloppsröret.
Det arbete som motorn lägger ner för att höja denna mängd vätska är proportionellt mot skillnaden i nivåer och kan karakteriseras av värdet på denna skillnad. Det arbete som utförs av att vätskeflödet faller från den övre nivån till den nedre nivån är proportionell mot samma nivåskillnad och, om ingen förlust tillåts, är lika med det arbete som utförs av motorn.
Den elektromotoriska kraften i ett antal källor är praktiskt taget oberoende av värdet på den elektriska strömmen i kretsen, varför man ofta antar att den förblir densamma både under tomgång av källan och vid full belastning. Emellertid, som regel, är EMF under laddning av källan något annorlunda än EMF-värdet under tomgång (vanligtvis mindre).
Förändringen i EMF i detta fall förklaras av den så kallade källreaktionen. Till exempel, i kemiska EMF-källor dess minskning observeras i samband med fenomenet polarisering, i elektriska maskingeneratorer — på grund av påförandet av en belastningsström riktad i motsatt riktning till magnetfältet på magnetfältet.
Potentialskillnaden mellan enskilda punkter i en elektrisk krets beror på fördelningen av spänningen längs kretsen. I synnerhet beror potentialskillnaden mellan källklämmorna på förhållandet mellan källans externa och interna resistans, eller det så kallade interna spänningsfallet.
Den elektromotoriska kraften kan koncentreras till en extremt begränsad del av den elektriska kretsen i ett hopp (som t.ex. sker i galvaniska, termoelektriska och även i andra källor där EMF uppstår i kontaktpunkterna för olika ämnen) eller distribueras över någon del av den interna källkretsen.
Vi möter det senare fallet i elektriska maskingeneratorer, där en emk induceras över en avsevärd längd av ledningar när de rör sig i ett magnetfält, och den totala emk är summan av de elementära emk som induceras i enskilda sektioner av kretsen. Summan av dessa värden är lika med potentialskillnaden mellan början och slutet av ledningarna.
Vid analys och beräkning av elektriska kretsar som innehåller EMF antas ofta att EMF är koncentrerad i naturen. Förekomsten av inre motstånd hos källan beaktas genom att införa ett extra på-motstånd.
Eftersom EMF kännetecknar omvandlingen av en eller annan typ av energi till elektrisk energi under passagen av ström, när man talar om källor till EMF eller ström, används också termen "källa för (elektrisk) energi". Alla dessa termer är synonyma när det kommer till de faktiska källorna.
Ibland när de beräknar och analyserar elektriska kretsar gör de skillnad strömkällor och EMF-källor.
En EMF-källa förstås som en sådan energikälla, vars EMF kan anses vara oberoende av värdet på det inre motståndet, och EMF för en sådan källa måste tendera till oändlighet. Ibland uppnås detta genom schematiska lösningar, användning av stabiliseringsanordningar etc.