Suletud välisahelaga EMF-i allikas
Laengute eraldumise ja suletud ahelas liikumise põhjustamise põhjust nimetatakse elektromotoorjõuks (emf, emf).
Iga allika EMF väärtust, milles toimub laengu eraldumine, hinnatakse välja poolt kulutatud töö põhjal, et viia ühiklaeng madalama potentsiaaliga elektroodilt kõrgema potentsiaaliga elektroodile.
Vastavalt potentsiaali definitsioonile on see töö võrdne eraldunud laengute potentsiaalide erinevusega, mida, nagu laenguid eraldavat põhjust, nimetatakse elektromotoorjõud.
Kui allikaklambrid on ühendatud juhtiva korpusega ja loovad seega suletud vooluringi, siis see luuakse elektrit, mille suund kattub välisahelas EMF-i suunaga. Allika sees toimub laengu eraldumine kogu aeg ja potentsiaalide erinevus säilib.
Laetud osakeste liikumine voolu juures on kogu suletud vooluringis ühesuunaline ja välja poolt ühiklaengu liigutamiseks suletud ahelas kuluvat tööd saab hinnata väärtusega, mis on samuti võrdne allikate sees olevad jõud, mis liigutavad ühikulist laengut negatiivselt elektroodilt positiivsele elektroodile jõudude suhtes elektriväli.
Alalisvoolus taastuvad pidevalt allika elektroodidele koondunud laengud ja nendest laengutest põhjustatud elektroodide ümber olev väli on sama iseloomuga kui avatud välisahelas: see on potentsiaalne. Vastupidiselt pidevalt regenereeruvate laengute elektrostaatilisele väljale nimetatakse seda statsionaarseks väljaks.
Statsionaarne väli erineb elektrostaatilisest väljast mitte ainult selle poolest, et selle välja allika laeng taastub pidevalt, vaid ka selle poolest, et selline väli paikneb nii juhtivate kehade ümber kui ka nende kehade sees. Statsionaarse välja jaoks, millel on samad omadused kui potentsiaalsel väljal, mis tahes suletud ahela jaoks, mis ei läbi EMF-i allikat.
Viidates hüdrodünaamilisele analoogiale EMF-i allika suletud välisahela korral, peame ette kujutama hüdrosüsteemi tööd avatud äravoolutoruga, milles, oletame, on teatud vastuvõtja (hüdrauliline mootor). Konstantse taseme erinevuse säilitamiseks mahutite vahel peab pump täiendama ülemise paagi vedeliku kogust, mis voolab läbi äravoolutoru.
Mootori töö selle vedelikukoguse tõstmiseks on võrdeline tasemete erinevusega ja seda saab iseloomustada selle erinevuse väärtusega. Vedelikuvoolu töö langemisel ülemiselt tasemelt alumisele tasemele on võrdeline sama tasemete erinevusega ja kui kadu ei lubata, on see võrdne mootori tööga.
Elektromotoorjõud paljudes allikates on praktiliselt sõltumatu vooluringis oleva elektrivoolu väärtusest, mistõttu sageli eeldatakse, et see jääb samaks nii allika tühikäigul kui ka täiskoormusel. Kuid reeglina erineb EMF allika laadimise ajal pisut tühikäigul (tavaliselt vähem) EMF väärtusest.
EMF muutus on sel juhul seletatav nn allika reaktsiooniga. Näiteks, keemilistes elektromagnetväljade allikates selle vähenemist täheldatakse seoses polarisatsiooni nähtusega, elektrimasinate generaatorites — magnetväljale vastupidises suunas suunatud koormusvoolu mõju tõttu.
Elektriahela üksikute punktide potentsiaalide erinevus sõltub pinge jaotusest piki ahelat. Eelkõige sõltub allika klemmide potentsiaalide erinevus allika välis- ja sisetakistuse vahekorrast ehk nn sisemisest pingelangust.
Elektromotoorjõud võib hüppel koonduda elektriahela äärmiselt piiratud lõigule (mis esineb näiteks galvaanilises, termoelektrilises ja ka muudes allikates, kus EMF tekib erinevate ainete kokkupuutepunktides) või hajutatud. üle sisemise allika ahela mõne osa.
Viimast juhtumit kohtame elektrimasinate generaatorites, kus emf indutseeritakse magnetväljas liikudes märkimisväärse pikkusega juhtmete peale ja kogu emf on ahela üksikutes osades indutseeritud elementaarsete emf-ide summa. Nende väärtuste summa on võrdne juhtmete alguse ja lõpu vahelise potentsiaalse erinevusega.
EMF-i sisaldavate elektriahelate analüüsimisel ja arvutamisel eeldatakse sageli, et EMF on looduses koondunud. Allika sisemise takistuse olemasolu võetakse arvesse täiendava sisselülitamise takistuse sisseviimisega.
Kuna EMF iseloomustab ühe või teise energialiigi muundumist elektrienergiaks voolu läbimise ajal, kasutatakse EMF-i või voolu allikatest rääkides ka mõistet "(elektri)energia allikas". Kõik need terminid on tegelike allikate puhul sünonüümid.
Mõnikord teevad nad elektriahelaid arvutades ja analüüsides midagi vooluallikad ja EMF-i allikad.
EMF-i allika all mõistetakse sellist energiaallikat, mille EMF-i võib pidada sisetakistuse väärtusest sõltumatuks ja sellise allika EMF peab kalduma lõpmatuseni. Mõnikord saavutatakse see skemaatiliste lahenduste, stabiliseerimisseadmete kasutamise jms abil.