Nguồn EMF với mạch ngoài kín

Nguyên nhân làm cho các điện tích tách ra và làm cho chúng chuyển động trong mạch kín được gọi là suất điện động (emf, emf).

Giá trị EMF của bất kỳ nguồn nào xảy ra sự phân tách điện tích được ước tính từ công mà trường sử dụng để di chuyển một đơn vị điện tích từ điện cực có điện thế thấp hơn sang điện cực có điện thế cao hơn.

Theo định nghĩa về tiềm năng, công việc này bằng với sự khác biệt tiềm năng của các điện tích riêng biệt, giống như nguyên nhân tách các điện tích, được gọi là suất điện động.

Nếu các kẹp nguồn được kết nối với một vật thể dẫn điện và do đó tạo ra một mạch kín, thì nó sẽ được thiết lập điện, có hướng ở mạch ngoài trùng với hướng của EMF. Bên trong nguồn luôn diễn ra sự phân tách điện tích và hiệu điện thế được duy trì.

Chuyển động của các hạt tích điện khi có dòng điện có cùng hướng trong suốt mạch kín và công mà trường tiêu tốn để di chuyển một điện tích đơn vị dọc theo mạch kín có thể được ước tính với một giá trị cũng bằng công của các lực bên trong các nguồn di chuyển một đơn vị điện tích từ điện cực âm sang điện cực dương so với các lực điện trường.

Trong dòng điện một chiều, các điện tích tập trung trên các điện cực của nguồn liên tục được phục hồi và trường xung quanh các điện cực do các điện tích này gây ra có đặc điểm giống như trong mạch ngoài hở: đó là điện thế. Ngược lại trường tĩnh điện của các điện tích được tái sinh liên tục gọi là trường đứng yên.

Trường tĩnh khác với trường tĩnh điện không chỉ ở chỗ điện tích của nguồn trường này liên tục được phục hồi mà còn ở chỗ trường như vậy nằm cả xung quanh các vật thể dẫn điện và bên trong các vật thể này. Đối với trường tĩnh có cùng đặc tính với trường thế, đối với bất kỳ vòng khép kín nào không đi qua nguồn EMF.

Đề cập đến sự tương tự thủy động lực học trong trường hợp mạch ngoài kín của nguồn EMF, chúng ta phải tưởng tượng hoạt động của hệ thống thủy lực với một ống thoát nước mở, trong đó, giả sử, có một bộ thu nhất định (động cơ thủy lực). Để duy trì mức chênh lệch không đổi giữa các bể, máy bơm phải bổ sung lượng chất lỏng trong bể phía trên chảy qua ống xả.

Công mà động cơ sử dụng để tăng lượng chất lỏng này tỷ lệ thuận với sự khác biệt về mức độ và có thể được đặc trưng bởi giá trị của sự khác biệt này. Công do dòng chất lỏng thực hiện khi rơi từ mức trên xuống mức thấp hơn tỷ lệ thuận với cùng một độ chênh lệch về mức và, nếu không cho phép có tổn thất, thì công đó bằng với công do động cơ thực hiện.

Suất điện động trong một số nguồn thực tế không phụ thuộc vào giá trị cường độ dòng điện trong mạch, đó là lý do tại sao người ta thường cho rằng nó không đổi cả khi nguồn chạy không tải và khi đầy tải. Tuy nhiên, theo quy định, EMF trong quá trình sạc nguồn hơi khác so với giá trị EMF khi chạy không tải (thường ít hơn).

Sự thay đổi EMF trong trường hợp này được giải thích bằng cái gọi là phản ứng nguồn. Ví dụ, trong các nguồn EMF hóa học sự suy giảm của nó được quan sát thấy liên quan đến hiện tượng phân cực, trong máy phát điện - do đặt dòng điện tải ngược hướng với từ trường lên từ trường.

Hiệu điện thế giữa các điểm riêng lẻ trong mạch điện phụ thuộc vào sự phân bố điện áp dọc theo mạch. Đặc biệt, sự khác biệt tiềm năng giữa các cực nguồn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa điện trở bên ngoài và bên trong của nguồn, hay còn gọi là điện áp rơi bên trong.

Lực điện động có thể được tập trung vào một phần cực kỳ hạn chế của mạch điện trong một bước nhảy (ví dụ, xảy ra trong điện, nhiệt điện và cả trong các nguồn khác nơi EMF phát sinh tại các điểm tiếp xúc của các chất khác nhau) hoặc phân phối trên một phần nào đó của mạch nguồn bên trong.

Chúng ta gặp trường hợp thứ hai trong các máy phát điện, trong đó một suất điện động được tạo ra trên một đoạn dây dẫn có chiều dài đáng kể khi chúng chuyển động trong từ trường, và suất điện động toàn phần là tổng của các suất điện động cơ bản được tạo ra trong các phần riêng lẻ của mạch điện. Tổng các giá trị này bằng hiệu điện thế giữa đầu và cuối của các dây dẫn.

Trong phân tích và tính toán các mạch điện có chứa EMF, người ta thường cho rằng EMF có tính chất tập trung. Sự hiện diện của điện trở trong của nguồn được tính đến bằng cách đưa vào điện trở bổ sung.

Vì EMF đặc trưng cho sự biến đổi của một hoặc một loại năng lượng khác thành năng lượng điện trong quá trình truyền tải dòng điện, nên khi nói về các nguồn EMF hoặc dòng điện, thuật ngữ "nguồn năng lượng (điện)" cũng được sử dụng. Tất cả các điều khoản này là đồng nghĩa khi nói đến các nguồn thực tế.

Đôi khi họ tính toán và phân tích mạch điện, họ tạo ra sự khác biệt nguồn hiện tại và nguồn EMF.

Nguồn EMF được hiểu là một nguồn năng lượng như vậy, EMF của nó có thể được coi là độc lập với giá trị của điện trở trong và EMF của nguồn đó phải có xu hướng vô cực. Đôi khi điều này đạt được thông qua các giải pháp sơ đồ, sử dụng các thiết bị ổn định, v.v.