Elektromotorische Kraft (SEM) - Definition
Elektromotorische Kraft (SEM) - Definition
Die elektromotorische Kraft (SEM oder EMF) ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit einer elektrischen Energiequelle beschreibt, einen Ladungsfluss in einem Stromkreis zu induzieren. Obwohl sie in Volt (V) ausgedrückt wird, stellt die EMK nicht wie die Spannung die Spannung zwischen zwei Punkten im rein potenziellen Sinne dar, sondern die Gesamtenergie, die von einer Quelle pro Ladungseinheit geliefert wird, um den inneren und äußeren Widerstand eines Stromkreises zu überwinden. Sie ist daher ein Maß für die Arbeit, die durch den internen Mechanismus der Quelle - wie eine chemische Reaktion in einer elektrochemischen Zelle oder die magnetische Induktion in einem Generator - geleistet wird, um eine elektrische Ladung zu bewegen.
Im Zusammenhang mit den Kirchhoff'schen Gesetzen und der Analyse elektrischer Schaltkreise stellt das SEM die in den Stromkreis eingebrachte Primärenergie dar, unabhängig von den Verlusten durch den Widerstand von Kabeln oder Bauteilen. In galvanischen Zellen resultiert die elektromotorische Kraft aus der elektrochemischen Potenzialdifferenz zwischen Elektroden, während sie in Stromgeneratoren aus der Lorentzkraft auf Ladungen resultiert, die sich in einem magnetischen Wechselfeld bewegen. SEMs treten auch bei induktiven Phänomenen auf, z. B. in Spulen, wo ein magnetisches Wechselfeld eine Potenzialdifferenz nach dem Faradayschen Gesetz erzeugt.
Ausgehend von der thermodynamischen Definition ist die elektromotorische Kraft der gemittelte Wert des elektrischen Feldes entlang des geschlossenen Weges, den die Ladung in der Quelle nimmt. Ihr Wert hängt von der Art der Quelle und ihren Betriebsbedingungen ab, wie z. B. der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung, der Stärke des Magnetfelds oder der Häufigkeit der Feldänderungen. Obwohl der Name "Kraft" suggeriert, handelt es sich nicht um eine Kraft im Sinne der klassischen Mechanik, sondern um ein Konzept, das der Differenz der potenziellen Energie entspricht und für die Beschreibung und Auslegung von Energiesystemen und elektronischen Geräten relevant ist.
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