Elektromotorische Kraft | Definition & Schaltung

Elektromotorische Kraft (EMK)

Die elektromotorische Kraft, abgekürzt EMK und oft symbolisiert durch „E“ oder „ε“, ist die Energie pro Ladungseinheit, die von einer Quelle wie einer Batterie oder einem Generator bereitgestellt wird, um einen Strom durch einen Stromkreis zu treiben. Die EMK wird in Volt (V) gemessen und ist die Quelle der Energie, die den Stromfluss in einem Stromkreis antreibt. Wenn ein Stromkreis geschlossen ist, verursacht die EMK, dass der Strom vom positiven Pol der Quelle durch den Stromkreis fließt und zum negativen Pol der Quelle zurückkehrt.

Unterschied zwischen EMK und Spannung

Es ist wichtig zu beachten, dass die EMK nicht dasselbe ist wie die Spannung, die über den Stromkreis gemessen wird. Ein Teil der von der Quelle bereitgestellten Energie geht verloren, wenn der Strom durch den Stromkreis fließt, aufgrund des Widerstands der Stromkreiselemente wie Drähte, Widerstände und andere Komponenten. Die über den Stromkreis gemessene Spannung wird als Potentialdifferenz (PD) bezeichnet und ebenfalls in Volt gemessen. Die PD ist der Unterschied im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten im Stromkreis und ist die Menge an Energie pro Ladungseinheit, die verloren geht, wenn der Strom durch den Stromkreis fließt.

Elektronisch-hydraulische Analogie

In einer elektronisch-hydraulischen Analogie kann die EMK als die mechanische Arbeit angesehen werden, die an Wasser durch eine Pumpe verrichtet wird, was zu einem Druckunterschied führt (analog zur Spannung).

Methoden zur Erzeugung von EMK

Es gibt mehrere Methoden zur Erzeugung von EMK:

Chemische Reaktion: Dies ist die gängigste Methode zur Erzeugung von EMK und wird in Batterien verwendet. Chemische Reaktionen in der Batterie erzeugen einen Potentialunterschied zwischen den beiden Elektroden, der den Stromfluss antreibt.
Elektromagnetische Induktion: Diese Methode basiert auf Faradays Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Wenn sich ein Magnetfeld ändert, induziert es ein elektrisches Feld, das eine EMK erzeugen kann. Dies ist das Prinzip hinter Generatoren und Transformatoren.
Thermoelektrischer Effekt: Diese Methode basiert auf dem Seebeck-Effekt, der auftritt, wenn zwei unterschiedliche Metalle bei unterschiedlichen Temperaturen verbunden werden. Der Temperaturunterschied erzeugt eine EMK, die einen Stromfluss antreiben kann.
Photoelektrischer Effekt: Diese Methode basiert auf der Tatsache, dass einige Materialien Elektronen abgeben, wenn sie Licht ausgesetzt sind. Dieser Effekt wird in Solarzellen genutzt, wo die Photonen der Sonne Elektronen im Material anregen, wodurch eine EMK erzeugt wird, die einen Stromfluss antreibt.
Piezoelektrischer Effekt: Diese Methode basiert auf der Tatsache, dass einige Materialien eine EMK erzeugen, wenn sie mechanischem Stress wie Druck oder Vibration ausgesetzt sind. Dieser Effekt wird in Sensoren und Aktuatoren verwendet.