Sumber EMF dengan sirkuit eksternal tertutup
Alasan pemisahan muatan dan menyebabkannya bergerak dalam rangkaian tertutup disebut gaya gerak listrik (ggl, ggl).
Nilai EMF dari setiap sumber di mana pemisahan muatan terjadi diperkirakan dari kerja yang dikeluarkan oleh medan untuk memindahkan muatan satuan dari elektroda dengan potensial lebih rendah ke elektroda dengan potensial lebih tinggi.
Sesuai dengan definisi potensial, kerja ini sama dengan beda potensial dari muatan yang dipisahkan, yang, seperti penyebab pemisahan muatan, disebut gaya gerak listrik.
Jika klem sumber dihubungkan ke badan konduktif dan dengan demikian membuat sirkuit tertutup, maka itu akan dibuat listrik, yang arahnya bertepatan di sirkuit eksternal dengan arah EMF. Di dalam sumber, pemisahan muatan terjadi sepanjang waktu dan perbedaan potensial dipertahankan.
Pergerakan partikel bermuatan dengan adanya arus memiliki arah yang sama di seluruh rangkaian tertutup, dan usaha yang dikeluarkan oleh medan untuk memindahkan muatan satuan sepanjang rangkaian tertutup dapat diperkirakan dengan nilai yang juga sama dengan usaha gaya di dalam sumber yang memindahkan muatan satuan dari elektroda negatif ke elektroda positif relatif terhadap gaya Medan listrik.
Dalam arus listrik searah, muatan yang terkonsentrasi pada elektroda sumber terus dipulihkan, dan medan di sekitar elektroda yang disebabkan oleh muatan ini memiliki karakter yang sama seperti pada sirkuit eksternal terbuka: potensial. Berbeda dengan medan elektrostatik dari muatan yang terus menerus beregenerasi, medan ini disebut medan stasioner.
Medan stasioner berbeda dari medan elektrostatik tidak hanya karena muatan sumber medan ini terus-menerus dipulihkan, tetapi juga karena medan semacam itu terletak di sekitar benda penghantar dan di dalam benda ini. Untuk medan stasioner yang memiliki karakter yang sama dengan medan potensial, untuk setiap loop tertutup yang tidak melewati sumber EMF.
Mengacu pada analogi hidrodinamik dalam kasus sirkuit eksternal tertutup dari sumber EMF, kita harus membayangkan pengoperasian sistem hidrolik dengan pipa pembuangan terbuka, di mana, katakanlah, ada penerima tertentu (motor hidrolik). Untuk mempertahankan perbedaan level yang konstan antara tangki, pompa harus mengisi kembali jumlah cairan di tangki atas yang mengalir melalui pipa pembuangan.
Usaha yang dikeluarkan mesin untuk menaikkan jumlah cairan ini sebanding dengan perbedaan level dan dapat dicirikan oleh nilai perbedaan ini. Usaha yang dilakukan oleh aliran fluida yang jatuh dari tingkat atas ke tingkat yang lebih rendah sebanding dengan perbedaan tingkat yang sama dan, jika tidak ada kerugian yang diperbolehkan, sama dengan usaha yang dilakukan oleh mesin.
Gaya gerak listrik di sejumlah sumber praktis tidak tergantung pada nilai arus listrik di sirkuit, oleh karena itu sering diasumsikan tetap sama baik selama pemalasan sumber maupun pada beban penuh. Namun, sebagai aturan, EMF selama pengisian sumber sedikit berbeda dari nilai EMF selama pemalasan (biasanya lebih sedikit).
Perubahan EMF dalam hal ini dijelaskan oleh apa yang disebut reaksi sumber. Misalnya, dalam sumber EMF kimia penurunannya diamati sehubungan dengan fenomena polarisasi, dalam generator mesin listrik - karena pengenaan arus beban yang diarahkan berlawanan arah dengan medan magnet pada medan magnet.
Perbedaan potensial antara masing-masing titik dalam rangkaian listrik bergantung pada distribusi tegangan di sepanjang rangkaian. Secara khusus, perbedaan potensial antara terminal sumber bergantung pada rasio antara resistansi eksternal dan internal sumber, atau yang disebut penurunan tegangan internal.
Gaya gerak listrik dapat dipusatkan pada bagian yang sangat terbatas dari rangkaian listrik dalam lompatan (yang, misalnya, terjadi pada galvanik, termoelektrik, dan juga pada sumber lain di mana EMF muncul pada titik kontak berbagai zat) atau didistribusikan atas beberapa bagian dari sirkuit sumber internal.
Kami menemukan kasus terakhir di generator mesin listrik, di mana ggl diinduksi pada kabel yang cukup panjang saat mereka bergerak dalam medan magnet, dan ggl total adalah jumlah dari ggl dasar yang diinduksi di masing-masing bagian sirkuit. Jumlah dari nilai-nilai ini sama dengan perbedaan potensial antara awal dan akhir kabel.
Dalam analisis dan perhitungan rangkaian listrik yang mengandung EMF, sering diasumsikan bahwa EMF terkonsentrasi di alam. Kehadiran resistansi internal sumber diperhitungkan dengan memperkenalkan resistansi tambahan.
Karena EMF mencirikan transformasi satu atau beberapa jenis energi menjadi energi listrik selama aliran arus, ketika berbicara tentang sumber EMF atau arus, istilah "sumber energi (listrik)" juga digunakan. Semua istilah ini identik dengan sumber sebenarnya.
Terkadang saat mereka menghitung dan menganalisis rangkaian listrik, mereka membuat perbedaan sumber arus dan sumber EMF.
Sumber EMF dipahami sebagai sumber energi, EMF yang dapat dianggap tidak bergantung pada nilai resistansi internal, dan EMF dari sumber semacam itu harus cenderung tak terbatas. Terkadang ini dicapai melalui solusi skematis, penggunaan perangkat penstabil, dll.