閉じた外部回路を備えた EMF 発生源

電荷が分離され、閉回路内で電荷が移動する理由は、起電力 (emf、emf) と呼ばれます。

電荷分離が発生する発生源の EMF 値は、単位電荷をより低い電位の電極からより高い電位の電極に移動させるために場によって費やされる仕事から推定されます。

ポテンシャルの定義によれば、この仕事は分離された電荷の電位差に等しく、電荷を分離する原因と同様に次のように呼ばれます。 起電力.

ソースクランプが導電体に接続されて閉回路を形成している場合、それが確立されます。 電気、その方向は外部回路内で EMF の方向と一致します。ソース内部では常に電荷分離が起こっており、電位差が保たれています。

電流の存在下での荷電粒子の動きは閉回路全体で同じ方向を持ち、単位電荷を閉回路に沿って移動させるために場が費やす仕事は、次の仕事に等しい値で推定できます。力に対して単位電荷を負極から正極に移動させる電源内部の力 電界.

直流電流では、ソースの電極に集中した電荷が継続的に復元され、これらの電荷によって引き起こされる電極周囲の電界は、開いた外部回路と同じ性質、つまり電位を持ちます。継続的に再生される電荷​​の静電場とは対照的に、それは定常場と呼ばれます。

定常場は、この場の発生源の電荷が常に復元されるという点だけでなく、そのような場が導電体の周囲と導電体の内部の両方に存在するという点でも静電場とは異なります。電位場と同じ性質を持つ静止場、EMF 源を通過しない閉ループの場合。

EMF 源の外部閉回路の場合の流体力学的アナロジーを参照すると、オープンドレンパイプを備えた油圧システムの動作を想像する必要があります。たとえば、その中に特定の受信機 (油圧モーター) があるとします。タンク間の水位差を一定に保つためには、排水管を流れる上部タンクの液量をポンプで補充する必要があります。

この量の液体を上昇させるためにエンジンが費やす仕事はレベルの差に比例し、この差の値によって特徴付けることができます。上のレベルから下のレベルに落下する流体の流れによって行われる仕事は、同じレベルの差に比例し、損失が許されない場合、エンジンによって行われる仕事と等しくなります。

多くの電源の起電力は、回路内の電流値とは実質的に独立しています。そのため、電源のアイドリング時と全負荷時の両方で起電力は同じままであると想定されることがよくあります。ただし、一般に、電源の充電中の EMF は、アイドリング中の EMF 値とはわずかに異なります (通常はこれより小さくなります)。

この場合のEMFの変化は、いわゆるソースレスポンスによって説明されます。例えば、 化学電磁界源内で その減少は分極現象に関連して観察され、 電気機械発電機で — 磁界と逆方向の負荷電流が磁界にかかるため。

電気回路内の個々の点間の電位差は、回路に沿った電圧の分布に依存します。特に、ソース端子間の電位差は、ソースの外部抵抗と内部抵抗の比、いわゆる内部電圧降下に依存します。

起電力は、ジャンプ（たとえば、ガルバニック、熱電、および異なる物質の接触点で起電力が発生する他の発生源でも発生します）で電気回路の非常に限られたセクションに集中することも、分散することもできます。内部ソース回路の一部にわたって発生します。

電気機械の発電機では後者のケースが発生します。この場合、電線が磁場中を移動するときにかなりの長さの電線に沿って起電力が誘導され、総起電力は回路の個々のセクションで誘導される基本起電力の合計になります。これらの値の合計は、ワイヤの始点と終点の間の電位差に等しくなります。

EMF を含む電気回路の解析と計算では、EMF が自然界で集中していると仮定されることがよくあります。ソースの内部抵抗の存在は、追加のオン抵抗を導入することによって考慮されます。

EMF は、電流の通過中に 1 つまたは別のタイプのエネルギーが電気エネルギーに変換されることを特徴とするため、EMF または電流の源について話すときは、「(電気) エネルギー源」という用語も使用されます。実際の情報源に関しては、これらの用語はすべて同義です。

電気回路を計算して分析すると、違いが生じることがあります。 電流源とEMF源.

EMF 源はそのようなエネルギー源として理解され、その EMF は内部抵抗の値とは無関係であると考えることができ、そのような源の EMF は無限大になる傾向があるはずです。場合によっては、これは概略的な解決策、安定化装置の使用などによって達成されます。