Was ist elektromotorische Kraft?
Elektromotorische Kraft (EMK) ist die Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen einer Batterie, eines Generators, eines Thermoelements oder eines anderen elektrischen Geräts. Es wird typischerweise als elektrische potentielle Energie definiert, die es ermöglicht, dass Strom von einem Ende eines Stromkreises zum anderen fließt. Ladungsunterschiede entstehen normalerweise, wenn sich an einem Ende Teilchen sammeln, die als Elektronen bezeichnet werden, und am anderen Ende weniger. Stromstärke, Spannung und Innenwiderstand werden mathematisch berechnet, um die elektromotorische Kraft zu bestimmen, die im Allgemeinen geringer ist als die Gesamtspannung des Systems.
Voltaische Zellen haben oft unterschiedliche elektromotorische Kräfte. Diese werden im Allgemeinen durch chemische Reaktionen ausgelöst, bei denen sich die Oberfläche einer Elektrode und einer elektrolytischen Substanz treffen. Die induzierte elektromotorische Kraft wird üblicherweise in Energieerzeugungsanlagen eingesetzt und häufig durch Verwendung einer Spule oder eines Leiters erreicht. Magnetfelder und die Form des Stromkreises beeinflussen auch die Induktion, die statisch sein kann, wenn sich das Magnetfeld nicht ändert, oder dynamisch, wenn sich das Feld um einen Leiter ändert.
Elektrische Zellen aus Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure sowie Lithium-Ionen können eine elektromotorische Kraft erzeugen. Das Konzept wurde von Alessandro Volta, dem Erfinder der Batterie, benannt. Während es sich zuerst auf die Kraft bezog, die zur Trennung verschiedener Ladungen erforderlich war, wurde die elektromotorische Kraft überarbeitet, um die Stärke eines elektrischen Feldes in den 1860er Jahren zu charakterisieren. Es wird typischerweise durch Batterien erzeugt, basierend auf der Anordnung von Metallteilen mit entgegengesetzter Ladung innerhalb der Geräte.
Ein Thermoelement hat im Allgemeinen V-förmige Metallkomponenten, die beim Erhitzen eine EMF erzeugen. Warmwasserbereiter und Kamine funktionieren oft auf diese Weise, während Generatoren davon Gebrauch machen, indem sie einen Draht um einen Magneten wickeln. Chemische und magnetische Kräfte können sich ebenso auswirken wie mechanische und gravitative Einflüsse. Die Induktion durch Rotoren in einem Kraftwerk wirkt sich auf die elektromotorische Kraft aus, während Heiz- und Kühlelemente eines thermoelektrischen Geräts einen Temperaturunterschied erzeugen, der sich auch auf die EMF auswirkt.
Die elektromotorische Kraft einer Energiequelle wird häufig durch die Stärke externer Maßnahmen in Abhängigkeit von ihrer Ladungseinheit bestimmt. Es kann letztendlich definiert werden, wie dies eine elektrische Ladung um den gesamten Stromkreis erhält, basierend auf der Verwendung einer Quelle. Im 21. Jahrhundert werden Technologien wie Nanomagnete in der Forschung mit elektromotorischer Kraft kombiniert. Dies könnte zu hochempfindlichen Magnetsensoren sowie zu neuen Sorten von Batterien führen, die auf Magnet- und Quantentechnologie basieren.