Wenn Sie die Pole eines geladenen Kondensators zusammenschließen, beginnt unter dem Einfluss des zwischen seinen Platten angesammelten elektrostatischen Feldes die Bewegung der Ladungsträger - Elektronen im äußeren Stromkreis des Kondensators in Richtung vom Plus Pol zum Minuspol.
Beim Entladen eines Kondensators schwächt sich jedoch das elektrische Feld, das auf sich bewegende geladene Teilchen wirkt, schnell ab, bis es vollständig verschwindet. Daher ist der im Entladungskreis entstandene elektrische Stromfluss kurzfristiger Natur und der Prozess klingt schnell ab.
Um den Strom in einem leitenden Stromkreis lange aufrechtzuerh alten, werden Geräte verwendet, die im Alltag fälschlicherweise als Stromquellen bezeichnet werden (im streng physikalischen Sinne ist dies nicht so). Meistens handelt es sich bei diesen Quellen um chemische Batterien.
Durch die in ihnen ablaufenden elektrochemischen Prozesse sammeln sich an ihren Anschlüssen entgegengesetzte elektrische Ladungen an. Kräfte nicht elektrostatischer Natur, unter deren Wirkung eine solche Ladungsverteilung erfolgt, nennt man äußere Kräfte.
Das folgende Beispiel hilft, die Natur des EMF-Konzepts einer Stromquelle zu verstehen.
Stellen Sie sich einen Leiter in einem elektrischen Feld vor, wie in der Abbildung unten gezeigt. Figur, also so, dass auch in ihr ein elektrisches Feld existiert.
Es ist bekannt, dass unter dem Einfluss dieses Feldes ein elektrischer Strom im Leiter zu fließen beginnt. Die Frage ist nun, was mit den Ladungsträgern passiert, wenn sie das Ende des Leiters erreichen, und ob dieser Strom über die Zeit gleich bleibt.
Wir können leicht schlussfolgern, dass sich in einem offenen Stromkreis infolge des Einflusses eines elektrischen Feldes Ladungen an den Enden des Leiters ansammeln. In dieser Hinsicht bleibt der elektrische Strom nicht konstant und die Bewegung der Elektronen im Leiter ist sehr kurzlebig, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Um also einen konstanten Stromfluss in einem leitenden Stromkreis aufrechtzuerh alten, muss dieser Stromkreis geschlossen sein, d.h. die Form einer Schlaufe haben. Aber selbst diese Bedingung reicht nicht aus, um den Strom aufrechtzuerh alten, da sich die Ladung immer zu einem niedrigeren Potential bewegt und das elektrische Feld immer positive Arbeit an der Ladung verrichtet.
Nun, nachdem die Ladung durch einen geschlossenen Kreislauf gereist ist und zum Ausgangspunkt zurückkehrt, an dem sie ihre Reise begonnen hat, sollte das Potential an diesem Punkt das gleiche sein wie zu Beginn der Bewegung. Der Stromfluss ist jedoch immer mit einem Verlust an potentieller Energie verbunden.
Folglich benötigen wir eine externe Quelle in der Sch altung, an deren Anschlüssen eine Potentialdifferenz aufrechterh alten wird, die die Bewegungsenergie erhöhtelektrische Ladungen.
Eine solche Quelle ermöglicht es der Ladung, sich von einem niedrigeren Potential zu einem höheren in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung von Elektronen unter der Wirkung einer elektrostatischen Kraft zu bewegen, die versucht, die Ladung von einem höheren Potential zu einem niedrigeren zu schieben.
Diese Kraft, die bewirkt, dass sich die Ladung von einem niedrigeren auf ein höheres Potential bewegt, wird elektromotorische Kraft genannt. Die EMK einer Stromquelle ist eine physikalische Größe, die die Arbeit charakterisiert, die aufgewendet wird, um Ladungen innerhalb der Quelle durch äußere Kräfte zu bewegen.
Als Geräte, die die EMK der Stromquelle liefern, werden, wie bereits erwähnt, Batterien eingesetzt, aber auch Generatoren, Thermoelemente etc.
Jetzt wissen wir, dass die Batterie aufgrund ihrer internen EMF eine Potentialdifferenz zwischen den Quellenleitungen erzeugt, was zur kontinuierlichen Bewegung der Elektronen in die entgegengesetzte Richtung zur elektrostatischen Kraft beiträgt.
EMF der Stromquelle, deren Formel unten angegeben ist, sowie die Potentialdifferenz wird in Volt ausgedrückt:
E=Ast/Δq,
wobei Astdie Arbeit äußerer Kräfte ist, Δq die Ladung ist, die innerhalb der Quelle bewegt wird.
