Font EMF amb circuit extern tancat
El motiu de la separació de les càrregues i el fet que es moguin en un circuit tancat s'anomena força electromotriu (emf, emf).
El valor EMF de qualsevol font en què es produeixi la separació de càrregues s'estima a partir del treball gastat pel camp per moure una unitat de càrrega d'un elèctrode de menor potencial a un elèctrode de major potencial.
D'acord amb la definició de potencial, aquest treball és igual a la diferència de potencial de les càrregues separades, que, com la causa que separa les càrregues, s'anomena força electromotriu.
Si les pinces de la font estan connectades a un cos conductor i, per tant, creen un circuit tancat, s'establirà electricitat, la direcció del qual coincideix en el circuit extern amb la direcció de l'EMF. Dins de la font, la separació de càrrega s'està produint tot el temps i la diferència de potencial es manté.
El moviment de les partícules carregades en presència d'un corrent té la mateixa direcció al llarg del circuit tancat, i el treball gastat pel camp per moure una unitat de càrrega al llarg d'un circuit tancat es pot estimar amb un valor que també és igual al treball de les forces dins de les fonts que mouen una unitat de càrrega de l'elèctrode negatiu a l'elèctrode positiu en relació a les forces camp elèctric.
En un corrent elèctric continu, les càrregues concentrades en els elèctrodes de la font es restitueixen contínuament, i el camp al voltant dels elèctrodes provocat per aquestes càrregues té el mateix caràcter que en un circuit extern obert: és potencial. En contrast amb el camp electrostàtic de càrregues regenerades contínuament, s'anomena camp estacionari.
Un camp estacionari difereix d'un camp electrostàtic no només perquè la càrrega de la font d'aquest camp es restaura constantment, sinó també perquè aquest camp es troba tant al voltant dels cossos conductors com a l'interior d'aquests cossos. Per a un camp estacionari que tingui el mateix caràcter que un camp potencial, per a qualsevol bucle tancat que no passi per una font EMF.
Referint-nos a l'analogia hidrodinàmica en el cas d'un circuit extern tancat de la font EMF, hem d'imaginar el funcionament del sistema hidràulic amb un tub de drenatge obert, en el qual, diguem-ne, hi ha un determinat receptor (motor hidràulic). Per mantenir una diferència de nivell constant entre els dipòsits, la bomba ha d'omplir la quantitat de líquid del dipòsit superior que flueix per la canonada de drenatge.
El treball que fa el motor per augmentar aquesta quantitat de líquid és proporcional a la diferència de nivells i es pot caracteritzar pel valor d'aquesta diferència. El treball realitzat pel flux de fluid en caure del nivell superior al nivell inferior és proporcional a la mateixa diferència de nivells i, si no es permet cap pèrdua, és igual al treball realitzat pel motor.
La força electromotriu en una sèrie de fonts és pràcticament independent del valor del corrent elèctric al circuit, per la qual cosa sovint s'assumeix que segueix sent la mateixa tant durant el ralentí de la font com a plena càrrega. Tanmateix, per regla general, l'EMF durant la càrrega de la font és lleugerament diferent del valor EMF durant el ralentí (generalment menys).
El canvi de CEM en aquest cas s'explica per l'anomenada reacció de la font. Per exemple, en fonts químiques de CEM la seva disminució s'observa en relació amb el fenomen de polarització, en generadors de màquines elèctriques — a causa de la imposició d'un corrent de càrrega dirigit en sentit contrari al camp magnètic sobre el camp magnètic.
La diferència de potencial entre punts individuals d'un circuit elèctric depèn de la distribució de la tensió al llarg del circuit. En particular, la diferència de potencial entre els terminals de la font depèn de la relació entre la resistència externa i interna de la font, o l'anomenada caiguda de tensió interna.
La força electromotriu es pot concentrar en una secció extremadament limitada del circuit elèctric en un salt (que, per exemple, es produeix en galvànica, termoelèctrica, i també en altres fonts on la CEM sorgeix en els punts de contacte de diferents substàncies) o distribuïda. en alguna part del circuit font intern.
Ens trobem amb l'últim cas en generadors de màquines elèctriques, on una fem s'indueix sobre una longitud considerable de cables mentre es mouen en un camp magnètic, i la fem total és la suma de les fem elementals induïdes en seccions individuals del circuit. La suma d'aquests valors és igual a la diferència de potencial entre l'inici i el final dels cables.
En l'anàlisi i el càlcul de circuits elèctrics que contenen EMF, sovint s'assumeix que els EMF estan concentrats a la natura. Es té en compte la presència de resistència interna de la font introduint una resistència addicional.
Com que els CEM caracteritzen la transformació d'un o altre tipus d'energia en energia elèctrica durant el pas del corrent, quan es parla de fonts de CEM o corrent, també s'utilitza el terme "font d'energia (elèctrica)". Tots aquests termes són sinònims quan es tracta de les fonts reals.
De vegades, quan calculen i analitzen circuits elèctrics, marquen la diferència fonts actuals i fonts CEM.
Una font de CEM s'entén com una font d'energia, la CEM de la qual es pot considerar independent del valor de la resistència interna, i la CEM d'aquesta font ha de tendir a l'infinit. De vegades això s'aconsegueix mitjançant solucions esquemàtiques, ús de dispositius estabilitzadors, etc.