Εάν κλείσετε τους πόλους ενός φορτισμένου πυκνωτή μαζί, τότε υπό την επίδραση του ηλεκτροστατικού πεδίου που συσσωρεύεται μεταξύ των πλακών του, η κίνηση των φορέων φορτίου - ηλεκτρονίων αρχίζει στο εξωτερικό κύκλωμα του πυκνωτή προς την κατεύθυνση από το θετικό πόλο προς τον αρνητικό.
Ωστόσο, κατά τη διαδικασία εκφόρτισης ενός πυκνωτή, το ηλεκτρικό πεδίο που δρα στα κινούμενα φορτισμένα σωματίδια εξασθενεί γρήγορα μέχρι να εξαφανιστεί τελείως. Επομένως, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος που έχει προκύψει στο κύκλωμα εκφόρτισης είναι βραχυπρόθεσμης φύσης και η διαδικασία αποσυντίθεται γρήγορα.
Για να διατηρηθεί το ρεύμα σε ένα αγώγιμο κύκλωμα για μεγάλο χρονικό διάστημα, χρησιμοποιούνται συσκευές που ονομάζονται ανακριβώς πηγές ρεύματος στην καθημερινή ζωή (με αυστηρά φυσική έννοια, αυτό δεν ισχύει). Τις περισσότερες φορές, αυτές οι πηγές είναι χημικές μπαταρίες.
Ως αποτέλεσμα των ηλεκτροχημικών διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτά, αντίθετα ηλεκτρικά φορτία συσσωρεύονται στους ακροδέκτες τους. Οι δυνάμεις μη ηλεκτροστατικής φύσης, υπό τη δράση των οποίων πραγματοποιείται μια τέτοια κατανομή φορτίων, ονομάζονται εξωτερικές δυνάμεις.
Το ακόλουθο παράδειγμα θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τη φύση της έννοιας του EMF μιας τρέχουσας πηγής.
Φανταστείτε έναν αγωγό σε ηλεκτρικό πεδίο, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.σχήμα, δηλαδή με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει και ηλεκτρικό πεδίο μέσα του.
Είναι γνωστό ότι υπό την επίδραση αυτού του πεδίου, ένα ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει στον αγωγό. Τώρα το ερώτημα είναι τι συμβαίνει με τους φορείς φορτίου όταν φτάσουν στο τέλος του αγωγού και αν αυτό το ρεύμα θα παραμείνει το ίδιο με την πάροδο του χρόνου.
Μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε ότι σε ένα ανοιχτό κύκλωμα, ως αποτέλεσμα της επίδρασης ενός ηλεκτρικού πεδίου, θα συσσωρευτούν φορτία στα άκρα του αγωγού. Από αυτή την άποψη, το ηλεκτρικό ρεύμα δεν θα παραμείνει σταθερό και η κίνηση των ηλεκτρονίων στον αγωγό θα είναι πολύ βραχύβια, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Έτσι, για να διατηρηθεί μια σταθερή ροή ρεύματος σε ένα αγώγιμο κύκλωμα, αυτό το κύκλωμα πρέπει να είναι κλειστό, δηλ. να έχει σχήμα βρόχου. Ωστόσο, ακόμη και αυτή η συνθήκη δεν είναι επαρκής για τη διατήρηση του ρεύματος, καθώς το φορτίο κινείται πάντα προς ένα χαμηλότερο δυναμικό και το ηλεκτρικό πεδίο λειτουργεί πάντα θετικά στο φορτίο.
Τώρα μετά τη διαδρομή μέσω ενός κλειστού κυκλώματος, όταν η φόρτιση επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης από όπου ξεκίνησε το ταξίδι της, το δυναμικό σε αυτό το σημείο θα πρέπει να είναι το ίδιο με αυτό στην αρχή της κίνησης. Ωστόσο, η ροή του ρεύματος συνδέεται πάντα με απώλεια δυναμικής ενέργειας.
Συνεπώς, χρειαζόμαστε κάποια εξωτερική πηγή στο κύκλωμα, στους ακροδέκτες της οποίας διατηρείται μια διαφορά δυναμικού, η οποία αυξάνει την ενέργεια κίνησηςηλεκτρικά φορτία.
Μια τέτοια πηγή επιτρέπει στο φορτίο να ταξιδεύει από ένα χαμηλότερο δυναμικό σε ένα υψηλότερο προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση των ηλεκτρονίων υπό τη δράση μιας ηλεκτροστατικής δύναμης που προσπαθεί να ωθήσει το φορτίο από ένα υψηλότερο δυναμικό σε ένα χαμηλότερο.
Αυτή η δύναμη, η οποία προκαλεί το φορτίο να μετακινηθεί από ένα χαμηλότερο σε ένα υψηλότερο δυναμικό, ονομάζεται ηλεκτροκινητική δύναμη. Το EMF μιας πηγής ρεύματος είναι μια φυσική παράμετρος που χαρακτηρίζει την εργασία που δαπανάται σε κινούμενα φορτία μέσα στην πηγή από εξωτερικές δυνάμεις.
Ως συσκευές που παρέχουν το EMF της τρέχουσας πηγής, όπως ήδη αναφέρθηκε, χρησιμοποιούνται μπαταρίες, καθώς και γεννήτριες, θερμοστοιχεία κ.λπ.
Τώρα γνωρίζουμε ότι η μπαταρία, λόγω του εσωτερικού της EMF, παρέχει μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των απαγωγών της πηγής, συμβάλλοντας στη συνεχή κίνηση των ηλεκτρονίων προς την αντίθετη κατεύθυνση από την ηλεκτροστατική δύναμη.
EMF της πηγής ρεύματος, ο τύπος της οποίας δίνεται παρακάτω, καθώς και η διαφορά δυναμικού εκφράζεται σε βολτ:
E=Ast/Δq,
όπου Astείναι το έργο εξωτερικών δυνάμεων, Δq είναι το φορτίο που μετακινείται μέσα στην πηγή.
