电动势

在电磁学和电子学中，电动势（也称为电动势，缩写为 emf，表示为 E {displaystyle {mathcal {E}}} 或 ξ {displaystyle {xi }} ）是一种传递给电路的能量 每单位电荷，以伏特为单位。 称为电换能器的设备通过将其他形式的能量转换为电能来提供电动势。

其他电气设备也会产生电动势，例如转换化学能的电池和转换机械能的发电机。 这种能量转换是通过物理力对电荷施加物理功来实现的。 然而，电动势本身并不是物理力。

电子-液压类比可以将电动势视为泵对水所做的机械功，这会导致压差（类似于电压）。

在电磁感应中，emf 可以定义为围绕导体的闭合环路，如果基本电荷（例如电子）绕环路行进一次，它将对基本电荷（例如电子）完成电磁功。

对于建模为 Thévenin 等效电路的两端设备，等效电动势可以测量为两个端子之间的开路电压。 如果外部电路连接到端子，则此电动势可以驱动电流，在这种情况下，该设备将成为该电路的电压源。

尽管 emf 会产生电压并且可以测量为电压并且有时可以非正式地称为电压，但它们不是相同的现象。

可以提供电动势的设备包括电化学电池、热电设备、太阳能电池、光电二极管、发电机、电感器、变压器，甚至范德格拉夫发电机。 在自然界中，当磁场波动通过表面时会产生电动势。 例如，地磁风暴期间地球磁场的移动会在电网中感应出电流，因为磁场线会移动并穿过导体。

在电池中，引起端子之间电位差（电压）的电荷分离是通过电极上的化学反应将化学势能转化为电磁势能来实现的。 伏打电池可以被认为是在每个电极上都有一个原子尺寸的电荷泵，即：

电动势的（化学）源可以被认为是一种电荷泵，其作用是将正电荷从低电位点通过其内部移动到高电位点。

在发电机中，发电机内部随时间变化的磁场通过电磁感应产生电场，从而在发电机端子之间产生电势差。 电荷分离发生在发电机内，因为电子从一个端子流向另一个端子，直到在开路情况下，产生的电场使进一步的电荷分离变得不可能。 由于电荷分离，电动势被电压抵消。 如果连接负载，该电压可以驱动电流。 在这种电机中控制电动势的一般原理是法拉第感应定律。

1801 年，Alessandro Volta 引入了术语 force motrice électrique 来描述电池的活性剂（他于 1798 年左右发明）。这在英语中称为电动势。

大约在 1830 年，迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 确定，两个电极-电解质界面中每一个的化学反应都为伏打电池提供了电动势。 也就是说，这些反应驱动电流，并不像早期过时的理论所认为的那样是无穷无尽的能量来源。 在开路情况下，电荷分离一直持续到分离电荷产生的电场足以阻止反应为止。 多年前，Alessandro Volta 在他的电池的金属-金属（电极-电极）界面测量了接触电势差，他持有错误的观点认为单独接触（不考虑化学反应）是电动势的起源。

电动势通常表示为 E {displaystyle {mathcal {E}}} 或 ℰ。

在没有内阻的装置中，如果通过该装置的电荷 q {displaystyle q} 通过做功获得能量 W {displaystyle W}，则该装置的净电动势是每单位电荷获得的能量。