Източник на ЕМП със затворена външна верига

Причината за разделянето на зарядите и причиняването им да се движат по затворена верига се нарича електромоторна сила (emf, emf).

Стойността на ЕМП на всеки източник, в който се извършва разделянето на заряди, се оценява от работата, изразходвана от полето за преместване на единичен заряд от електрод с по -нисък потенциал към електрод с по -висок потенциал.

В съответствие с дефиницията на потенциал, тази работа е равна на потенциалната разлика на отделените заряди, която, подобно на причината, разделяща зарядите, се нарича електродвижеща сила.

Ако скобите на източника са свързани с проводимо тяло и по този начин създават затворена верига, тогава тя ще бъде установена електричество, чиято посока съвпада във външната верига с посоката на ЕМП. Вътре в източника разделянето на заряда се извършва през цялото време и разликата в потенциала се запазва.

Движението на заредени частици в присъствието на ток има една и съща посока през цялата затворена верига, а работата, изразходвана от полето за преместване на единичен заряд по затворена верига, може да бъде оценена със стойност, която също е равна на работата на силите вътре в източника, които преместват единичен заряд от отрицателния електрод към положителен спрямо силите електрическо поле.

При постоянен електрически ток зарядите, концентрирани върху електродите на източника, се възстановяват непрекъснато и полето около електродите, причинено от тези заряди, има същия характер като при отворена външна верига: то е потенциално. За разлика от електростатичното поле на непрекъснато възстановяваните заряди, то се нарича стационарно поле.

Стационарното поле се различава от електростатичното поле не само по това, че зарядът на източника на това поле се възстановява непрекъснато, но и по това, че такова поле се намира както около проводящи тела, така и вътре в тези тела. За неподвижно поле, което има същия характер като потенциално поле, за всеки затворен контур, който не преминава през източник на ЕМП.

Позовавайки се на хидродинамичната аналогия в случай на затворена външна верига на източника на ЕМП, трябва да си представим работата на хидравличната система с отворена дренажна тръба, в която, да предположим, има определен приемник (хидравличен двигател). За да се поддържа постоянна разлика в нивата между резервоарите, помпата трябва да попълни количеството течност в горния резервоар, което изтича през дренажната тръба.

Работата, изразходвана от двигателя за повишаване на това количество течност, е пропорционална на разликата в нивата и може да се характеризира със стойността на тази разлика. Работата, извършена от потока на течността при падане от горното ниво към долното ниво, е пропорционална на същата разлика в нивата и, ако не се допуска загуба, е равна на работата, извършена от двигателя.

Електродвижещата сила в редица източници практически не зависи от стойността на електрическия ток във веригата, поради което често се смята, че тя остава същата както по време на празен ход на източника, така и при пълно натоварване. Въпреки това, като правило, ЕМП по време на зареждане на източника е малко по-различно от стойността на ЕМП по време на празен ход (обикновено по-малко).

Промяната в ЕМП в този случай се обяснява с така наречената реакция на източника. Например, в химически източници ЕМП неговото намаляване се наблюдава във връзка с явлението поляризация, в генератори на електрически машини — поради налагане на ток на натоварване, насочен в обратна посока на магнитното поле върху магнитното поле.

Потенциалната разлика между отделните точки в електрическа верига зависи от разпределението на напрежението по веригата. По-специално, потенциалната разлика между клемите на източника зависи от съотношението между външното и вътрешното съпротивление на източника или от така наречения вътрешен спад на напрежението.

Електромоторната сила може да бъде концентрирана върху изключително ограничен участък от електрическата верига в скок (който например се осъществява в галванични, термоелектрически, а също и в други източници, където ЕМП възниква в точките на контакт на различни вещества) или разпределени върху някаква част от вътрешната верига на източника.

Срещаме последния случай в генератори на електрически машини, където ЕРС се индуцира върху значителна дължина на проводниците, когато се движат в магнитно поле, а общата ЕДС е сумата от елементарната ЕМП, индуцирана в отделни участъци от електрическата верига. Сумата от тези стойности е равна на потенциалната разлика между началото и края на проводниците.

При анализ и изчисляване на електрически вериги, съдържащи ЕМП, често се приема, че ЕМП има концентриран характер. Наличието на вътрешно съпротивление на източника се взема предвид чрез въвеждане на допълнително включено съпротивление.

Тъй като ЕМП характеризира трансформацията на един или друг вид енергия в електрическа по време на преминаването на тока, когато се говори за източниците на ЕМП или ток, се използва и терминът „източник на (електрическа) енергия“. Всички тези термини са синоними, когато става въпрос за действителните източници.

Понякога, когато изчисляват и анализират електрическите вериги, те правят разлика източници на ток и източници на ЕМП.

Източник на ЕМП се разбира като такъв източник на енергия, чиято ЕДС може да се счита за независима от стойността на вътрешното съпротивление и ЕМП на такъв източник трябва да се стреми към безкрайност. Понякога това се постига чрез схематични решения, използване на стабилизиращи устройства и т.н.