La forza elettromotrice (EMF) è la differenza di tensione tra i terminali di una batteria, un generatore, una termocoppia o un altro dispositivo elettrico. È tipicamente definita come energia potenziale elettrica, che consente alla corrente di passare da un’estremità di un circuito all’altra. Di solito si creano differenze di carica quando le particelle chiamate elettroni si raccolgono su un terminale e ce ne sono meno all’altra estremità. Ampere, tensione e resistenza interna vengono calcolati matematicamente per determinare la forza elettromotrice, che è generalmente inferiore alla tensione totale del sistema.
Le celle voltaiche hanno spesso forze elettromotrici distinte. Questi sono generalmente innescati da reazioni chimiche in cui la superficie di un elettrodo e una sostanza elettrolitica si incontrano. La forza elettromotrice indotta viene comunemente utilizzata negli impianti di generazione di energia e viene spesso ottenuta utilizzando una bobina o un conduttore. I campi magnetici e la forma del circuito elettrico influenzano anche l’induzione, che può essere statica, se il campo magnetico non cambia, o dinamica se cambia il campo attorno a un conduttore.
Le celle elettriche in nichel-cadmio, nichel-idruro metallico, piombo-acido e agli ioni di litio possono produrre una forza elettromotrice. Il concetto è stato chiamato da Alessandro Volta, l’inventore della batteria. Mentre per la prima volta si riferiva alla forza necessaria per separare le diverse cariche, la forza elettromotrice è stata rivista per caratterizzare la forza di un campo elettrico negli anni 1860. È tipicamente generato dalle batterie, in base al posizionamento di parti metalliche a carica opposta all’interno dei dispositivi.
Una termocoppia ha generalmente componenti metallici a forma di V che producono un campo elettromagnetico quando riscaldato. Scaldabagni e caminetti spesso funzionano in questo modo, mentre i generatori ne fanno uso avvolgendo un filo attorno a un magnete. Le forze chimiche e magnetiche possono avere un effetto, così come le influenze meccaniche e gravitazionali. L’induzione tramite rotori in un edificio di potenza influisce sulla forza elettromotrice, mentre gli elementi di riscaldamento e raffreddamento di un dispositivo termoelettrico creano una differenza di temperatura che influisce anche sui campi elettromagnetici.
La forza elettromotrice di una fonte di alimentazione è spesso determinata dalla forza delle misure esterne, in base alla loro unità di carica. Alla fine può essere definito da come questo ottiene una carica elettrica attorno al circuito completo, in base all’uso di una fonte. Nel 21° secolo, la tecnologia come i nanomagneti viene combinata con la forza elettromotrice nella ricerca. Ciò potrebbe portare a sensori magnetici altamente sensibili, nonché a nuove varietà di batterie basate sulla tecnologia magnetica e quantistica.