Siła elektromotoryczna jest typem oddziaływania, który w obwodzie elektrycznym powoduje przepływ prądu. Ma on wartość równą energii elektrycznej, która została nabyta przez jednostkowy ładunek, przemieszczany w źródle prądu w stronę przeciwną do siły pola elektrycznego, jakie działa na dany ładunek. Aby ten proces mógł zajść, niezbędne jest odpowiednie źródło, i to właśnie o nich będzie ten artykuł.
Jak siła elektromotoryczna jest generowana przez źródło?
Do zasilania powszechnie stosowanych dziś urządzeń mobilnych, takich jak laptopy czy telefony komórkowe, z powodzeniem używa się baterii. Jej zadaniem jest zapewnienie określonego napięcia w obwodzie elektrycznym zasilanego urządzenia. Skutkiem tego działania jest stały przepływ prądu przez dane urządzenie. Kiedy chcemy, aby przez lampę czy diodę przepłynął prąd elektryczny, powodując jej świecenie, to możemy podłączyć każdy z jej końców do okładek naładowanego kondensatora. Rozwiązanie to jednak ma bardzo poważną wadę. Jest to fakt, że po upływie pewnego czasu przepływ ładunku spowoduje rozładowanie kondensatora i doprowadzi jego okładki do identycznego potencjału. Konsekwencją tego procesu będzie zakończenie przepływu prądu. Do utrzymania jego stałości przez dowolny odbiornik, taki jak nasze urządzenie przenośne, niezbędne jest urządzenie „podające” ładunek elektryczny. Urządzenie to, wykonując pracę nad ładunkami, powoduje utrzymanie stałej różnicy potencjałów między parą swoich zacisków. I to jest właśnie źródło siły elektromotorycznej.
Zaciski urządzenia połączone są z zaciskami źródła SEM, które różnią się wartością potencjału. Biegun dodatni źródła oznaczamy znakiem „+”, a ujemny „-”. Ten drugi posiada mniejszą energię elektryczną potencjalną. Aby spowodować przepływ nośników ładunku między biegunem ujemnym a dodatnim, źródło siły elektromotorycznej musi wykonać pracę nad ładunkami.
Źródło rzeczywiste i doskonałe siły elektromotorycznej
Źródło rzeczywiste siły elektromotorycznej to takie, którego opór wewnętrzny różny jest od zera. W rzeczywistym źródle składa się na niego opór wszystkich elementów, wchodzących w jego skład. Oznacza to, że całkowita energia tego typu źródła przekazywana jest częściowo zamieniana na wewnętrzną energię termiczną źródła, a częściowo transferowana jest do nośników ładunku. W momencie, gdy obwód elektryczny nie jest podłączony do rzeczywistego źródła siły elektromotorycznej, to różnica potencjałów między biegunami źródła odpowiada jego sile elektromotorycznej. Analogicznie, jeżeli obwód podłączony jest do takiego źródła, to różnica potencjałów między biegunami jest różna od SEM źródła.
W obliczeniach teoretycznych z zakresu elektrotechniki siła elektromotoryczna pochodzi najczęściej z doskonałych źródeł SEM. Ich cechą charakterystyczną jest brak oporu wewnętrznego, co oznacza, iż energia całkowita takiego źródła przekazywana jest nośnikom ładunku podczas ich przemieszczania między biegunami źródła.
