מקור EMF עם מעגל חיצוני סגור
הסיבה להפרדה של מטענים ולגרום להם לנוע במעגל סגור נקראת הכוח האלקטרו-מוטורי (emf, emf).
ערך EMF של כל מקור שבו מתרחשת הפרדת מטען נאמד מהעבודה שמוציא השדה כדי להעביר מטען יחידה מאלקטרודה בעלת פוטנציאל נמוך יותר לאלקטרודה בעלת פוטנציאל גבוה יותר.
בהתאם להגדרת הפוטנציאל, עבודה זו שווה להפרש הפוטנציאל של המטענים המופרדים, אשר, כמו הסיבה המפרידה בין המטענים, נקרא כוח חשמלי.
אם מלחצי המקור מחוברים לגוף מוליך ובכך יוצרים מעגל סגור, אז הוא יוקם חַשְׁמַל, שכיוונו חופף במעגל החיצוני לכיוון ה-EMF. בתוך המקור מתבצעת הפרדת מטען כל הזמן והפרש הפוטנציאל נשמר.
לתנועה של חלקיקים טעונים בנוכחות זרם יש אותו כיוון בכל המעגל הסגור, וניתן להעריך את העבודה שמשקיע השדה כדי להעביר מטען יחידה לאורך מעגל סגור בערך השווה גם לעבודה של הכוחות בתוך המקורות שמעבירים מטען יחידה מהאלקטרודה השלילית לאלקטרודה החיובית ביחס לכוחות שדה חשמלי.
בזרם חשמלי ישר, המטענים המרוכזים באלקטרודות של המקור משוחזרים באופן רציף, ולשדה סביב האלקטרודות הנגרם ממטענים אלו יש אותו אופי כמו במעגל חיצוני פתוח: הוא פוטנציאלי. בניגוד לשדה האלקטרוסטטי של מטענים המתחדשים ברציפות, הוא נקרא שדה נייח.
שדה נייח נבדל משדה אלקטרוסטטי לא רק בכך שמטען המקור של שדה זה משוחזר כל הזמן, אלא גם בכך ששדה כזה ממוקם הן סביב גופים מוליכים והן בתוך גופים אלו. עבור שדה נייח בעל אופי זהה לשדה פוטנציאלי, עבור כל לולאה סגורה שאינה עוברת דרך מקור EMF.
בהתייחסות לאנלוגיה הידרודינמית במקרה של מעגל חיצוני סגור של מקור EMF, עלינו לדמיין את פעולת המערכת ההידראולית עם צינור ניקוז פתוח, שבו, נניח, יש מקלט מסוים (מנוע הידראולי). כדי לשמור על הפרש מפלס קבוע בין המיכלים, על המשאבה למלא את כמות הנוזל במיכל העליון שזורם בצינור הניקוז.
העבודה שמשקיע המנוע כדי להעלות את כמות הנוזל הזו היא פרופורציונלית להפרש הרמות וניתן לאפיין אותה בערך ההפרש הזה. העבודה שנעשתה על ידי זרימת הנוזל בנפילה מהמפלס העליון למפלס התחתון היא פרופורציונלית לאותו הבדל ברמות, ואם לא מותר אובדן, שווה לעבודה שעשה המנוע.
הכוח האלקטרו-מוטיבי במספר מקורות אינו תלוי למעשה בערך הזרם החשמלי במעגל, ולכן מניחים לעתים קרובות שהוא נשאר זהה גם בזמן סרק של המקור וגם בעומס מלא. עם זאת, ככלל, EMF במהלך טעינת המקור שונה מעט מערך EMF במהלך סרק (בדרך כלל פחות).
השינוי ב-EMF במקרה זה מוסבר על ידי מה שנקרא תגובת המקור. לדוגמה, במקורות EMF כימיים הירידה שלו נצפית בקשר עם תופעת הקיטוב, במחוללי מכונות חשמליות - עקב הטלת זרם עומס המכוון בכיוון ההפוך לשדה המגנטי על השדה המגנטי.
הפרש הפוטנציאלים בין נקודות בודדות במעגל חשמלי תלוי בהתפלגות המתח לאורך המעגל. בפרט, ההבדל הפוטנציאלי בין מסופי המקור תלוי ביחס בין ההתנגדות החיצונית והפנימית של המקור, או מה שנקרא מפל המתח הפנימי.
הכוח האלקטרו-מוטורי יכול להתרכז בקטע מצומצם ביותר של המעגל החשמלי בקפיצה (שמתרחשת, למשל, במקורות גלווניים, תרמו-אלקטריים וגם במקורות אחרים שבהם ה-EMF מתעורר בנקודות המגע של חומרים שונים) או מבוזר. על חלק כלשהו של מעגל המקור הפנימי.
אנו פוגשים את המקרה האחרון במחוללי מכונות חשמליות, כאשר EMF מושרה על פני אורך ניכר של חוטים כשהם נעים בשדה מגנטי, וה-EMF הכולל הוא סכום ה-emf היסודי המושרה בקטעים בודדים של המעגל. סכום הערכים הללו שווה להפרש הפוטנציאל בין ההתחלה והקצה של החוטים.
בניתוח וחישוב של מעגלים חשמליים המכילים EMF, מניחים לעתים קרובות כי EMF מרוכז בטבע. נוכחות ההתנגדות הפנימית של המקור נלקחת בחשבון על ידי הכנסת התנגדות נוספת.
מכיוון ש-EMF מאפיין את הפיכת אנרגיה מסוג זה או אחר לאנרגיה חשמלית במהלך מעבר זרם, כאשר מדברים על מקורות EMF או זרם, נעשה שימוש גם במונח "מקור אנרגיה (חשמלית). כל המונחים הללו הם שם נרדף כשמדובר במקורות בפועל.
לפעמים כשהם מחשבים ומנתחים מעגלים חשמליים, הם עושים הבדל מקורות נוכחיים ומקורות EMF.
מקור של EMF מובן כמקור אנרגיה כזה, שה-EMF שלו יכול להיחשב בלתי תלוי בערך ההתנגדות הפנימית, וה-EMF של מקור כזה חייב להיות נוטה לאינסוף. לפעמים זה מושג באמצעות פתרונות סכמטיים, שימוש במכשירי ייצוב וכו'.