EMF šaltinis su uždara išorine grandine
Krūvių atsiskyrimo ir jų judėjimo uždaroje grandinėje priežastis vadinama elektrovaros jėga (emf, emf).
Bet kurio šaltinio, kuriame vyksta krūvio atskyrimas, EML vertė apskaičiuojama pagal lauko sunaudotą darbą perkeliant vienetinį krūvį iš mažesnio potencialo elektrodo į didesnio potencialo elektrodą.
Pagal potencialo apibrėžimą šis darbas lygus atskirtų krūvių potencialų skirtumui, kuris, kaip ir krūvius skirianti priežastis, vadinamas elektrovaros jėga.
Jei šaltinio spaustukai yra prijungti prie laidžio korpuso ir taip sukuria uždarą grandinę, tada ji bus nustatyta elektros, kurio kryptis išorinėje grandinėje sutampa su EML kryptimi. Šaltinio viduje visą laiką vyksta krūvio atskyrimas ir išlaikomas potencialų skirtumas.
Įkrautų dalelių judėjimas, esant srovei, visoje uždaroje grandinėje turi tą pačią kryptį, o lauko sunaudotą darbą vienetiniam krūviui perkelti uždaroje grandinėje galima įvertinti verte, kuri taip pat yra lygi šaltinių viduje esančios jėgos, kurios jėgų atžvilgiu perkelia vienetinį krūvį iš neigiamo elektrodo į teigiamą elektrodą elektrinis laukas.
Esant nuolatinei elektros srovei, ant šaltinio elektrodų sutelkti krūviai nuolat atkuriami, o šių krūvių sukeltas laukas aplink elektrodus turi tokį patį pobūdį kaip ir atviroje išorinėje grandinėje: jis yra potencialas. Priešingai nei nuolat regeneruojamų krūvių elektrostatinis laukas, jis vadinamas stacionariu lauku.
Stacionarus laukas nuo elektrostatinio skiriasi ne tik tuo, kad šio lauko šaltinio krūvis nuolat atsistato, bet ir tuo, kad toks laukas yra tiek aplink laidžius kūnus, tiek ir šių kūnų viduje. Stacionariam laukui, kurio charakteris yra toks pat kaip potencialaus lauko, bet kokiam uždaram kontūrui, kuris nepraeina per EML šaltinį.
Remdamiesi hidrodinamine analogija uždaros išorinės EML šaltinio grandinės atveju, turime įsivaizduoti hidraulinės sistemos veikimą su atviru nutekėjimo vamzdžiu, kuriame, tarkime, yra tam tikras imtuvas (hidraulinis variklis). Norint išlaikyti pastovų lygio skirtumą tarp rezervuarų, siurblys turi papildyti skysčio kiekį viršutiniame bake, kuris teka per išleidimo vamzdį.
Darbas, kurį variklis skiria šiam skysčio kiekiui pakelti, yra proporcingas lygių skirtumui ir gali būti apibūdinamas šio skirtumo reikšme. Skysčio srauto darbas krintant iš viršutinio lygio į apatinį lygmenį yra proporcingas tam pačiam lygių skirtumui ir, jei neleistini nuostoliai, yra lygus variklio atliekamam darbui.
Elektrovaros jėga daugelyje šaltinių praktiškai nepriklauso nuo elektros srovės vertės grandinėje, todėl dažnai manoma, kad ji išlieka tokia pati tiek šaltiniui veikiant tuščiąja eiga, tiek esant pilnai apkrovai. Tačiau, kaip taisyklė, EML šaltinio įkrovimo metu šiek tiek skiriasi nuo EML vertės tuščiąja eiga (paprastai mažiau).
EML pokytis šiuo atveju paaiškinamas vadinamąja šaltinio reakcija. Pavyzdžiui, cheminiuose EML šaltiniuose jo sumažėjimas pastebimas dėl poliarizacijos reiškinio, elektros mašinų generatoriuose — dėl apkrovos srovės, nukreiptos priešinga magnetiniam laukui, magnetiniam laukui.
Potencialų skirtumas tarp atskirų elektros grandinės taškų priklauso nuo įtampos pasiskirstymo grandinėje. Visų pirma potencialų skirtumas tarp šaltinio gnybtų priklauso nuo šaltinio išorinės ir vidinės varžos santykio arba vadinamojo vidinio įtampos kritimo.
Elektrovaros jėga gali būti sutelkta itin ribotoje elektros grandinės atkarpoje šuolio metu (kuris, pavyzdžiui, atsiranda galvaniniame, termoelektriniame ir taip pat kituose šaltiniuose, kur EML atsiranda skirtingų medžiagų sąlyčio taškuose) arba paskirstyta. per tam tikrą vidinio šaltinio grandinės dalį.
Pastarąjį atvejį sutinkame elektros mašinų generatoriuose, kai emf indukuojamas per nemažą laidų ilgį, kai jie juda magnetiniame lauke, o bendras EMF yra elementarių emf, sukeltų atskirose grandinės atkarpose, suma. Šių verčių suma yra lygi potencialų skirtumui tarp laidų pradžios ir pabaigos.
Analizuojant ir skaičiuojant elektros grandines, kuriose yra EML, dažnai daroma prielaida, kad EML yra koncentruotas gamtoje. Į šaltinio vidinės varžos buvimą atsižvelgiama įvedant papildomą pasipriešinimą įjungimui.
Kadangi EML apibūdina vienos ar kitos rūšies energijos pavertimą elektros energija praeinant srovei, kalbant apie EML ar srovės šaltinius, taip pat vartojamas terminas „(elektros) energijos šaltinis“. Visi šie terminai yra sinonimai, kai kalbama apie tikrus šaltinius.
Kartais, kai jie apskaičiuoja ir analizuoja elektros grandines, jie daro skirtumą srovės šaltiniai ir EML šaltiniai.
EML šaltinis suprantamas kaip toks energijos šaltinis, kurio EML galima laikyti nepriklausomu nuo vidinės varžos vertės, o tokio šaltinio EML turi būti linkęs į begalybę. Kartais tai pasiekiama schematiškais sprendimais, naudojant stabilizavimo įtaisus ir pan.