Artikkeli sähkömotorisen voiman lähteestä (EMF) Sisäinen vastus Liitinjännite
Sähkövirta kulkee suljetussa piirissä korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin. Kun sähkövirta kulkee sähkövastuksen komponentin läpi, sähköpotentiaalienergia vähenee , koska sähköenergiaa kuluu tähän vastukseen. Jotta sähkövirta voi jatkaa virtaamista korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin,
Sähköpotentiaalienergian lisäämiseksi on oltava laite. Työkalu on sähkömotorinen voima (EMF) tai tarkemmin sanottuna sähköjännitelähde. EMF eli jännitelähde on komponentti, joka muuntaa tietyn tyyppistä energiaa sähköenergiaksi, kuten paristot, aurinkokennot tai sähkögeneraattorit.
Sähkömotorisen voiman (EMF) lähde
Viereinen kuva on yksinkertainen esimerkki suljetusta piiristä, jossa on sähkömagneettinen potentiaali (ε) ja resistanssi (R). Pitkät pystysuorat viivat sähkömagneettisen potentiaalin lähteessä edustavat korkeaa potentiaalia, kun taas lyhyet pystysuorat viivat edustavat matalaa potentiaalia. Sähkövaraukset liikkuvat korkeasta potentiaalista matalaan potentiaaliin. Sähkövarausta, joka liikkuu tietyn ajan, kutsutaan sähkövirraksi, jossa sähkövirran suunta on osoitettu nuolella.
Kun potentiaali on korkea, varauksella on sähköistä potentiaalienergiaa. Sähköpotentiaalienergia pienenee, kun sähkövaraus liikkuu vastuksen ohi. Kun sähkövaraus liikkuu sähkömagneettisen voiman lähteessä matalasta potentiaalista korkeaan potentiaaliin, sähköpotentiaalienergia kasvaa.
Sisäinen vastus
Kun sähkövaraus liikkuu sähkömagneettisen voiman lähteen sisällä, varaukset kohtaavat vastusta. Todellisella sähkölähteellä on yleensä sisäinen vastus, jota ilmaistaan symbolilla r. Kun sähkövaraus virtaa sisäisen vastuksen (r) läpi, sähköinen potentiaalienergia vähenee.
Liitinjännite
Napajännite (V) on sähköjännitelähteen tai sähkömagneettisen voiman lähteen tuottama nettojännite. Matemaattisesti ilmaistuna yhtälöillä:
V = ε – I r
V = Napajännite, ε = sähkömagneettinen yksikkö, I = sähkövirta, r = sisäinen vastus.
Jos 12 voltin akun resistanssi on 0.2 Ω, niin kun akusta kulkee 2 ampeeria, napajännite on 12 – (0.2) (2) = 12 – 0.4 = 11.6 volttia.
Kun akusta ei kulje sähkövirtaa, napajännite on = emf. Oletetaan, että emf = 12 volttia, jolloin napajännite on 12 volttia. Jos emf-lähteestä kulkee sähkövirta, napajännite on pienempi kuin emf.
EMF on esimerkiksi akussa mainittu sähköjännite, kun taas napajännite on todellinen sähköjännite tai todellinen potentiaaliero, johon vaikuttaa akussa virtaava sähkövirta.
