Bir iletkenden akım geçebilmesi için yapısındaki serbest elektronların harekete geçirilmesi gerektiğini daha önce belirtmiştik. Başka sözlerle elektronlara enerji kazandırılması gerekmektedir. Bu eylemi gerçekleştirebilmek için iletkenin uçları arasına pil veya jenaratör gibi düzenekler bağlanması gerekir. Pil kimyasal enerjiyi kimyasal tepkime sonucu elektrik enerjisine dönüştüren bir düzenektir. Jenaratör ise mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektedir.

            Elektronlar üzerine bir kuvvet etki ettirerek onların hareket etmesine dolayısıyla enerji kazanmasına neden olan bu düzeneklere ELEKTROMOTOR KUVVET KAYNAKLARI (emk) denir. Emk kaynağı elektronun enerji kazanmasına ve katı cisim içinde yer değiştirmesine neden olmaktadır.

            Elektronun bir devre elemanı veya bir iletken içinde hareketi sırasında, elemanın iki ucunda farklı enerjilerde olması gerekir. İşte elektronun kazandığı veya kaybettiği enerjiyi ifade etmek için POTANSİYEL FARKI terimi kullanmak gelenek olmuştur. O halde elektronun bir iletken boyunca hareket edebilmesi için iletkenin iki ucu arasında bir potansiyel farkı olmalıdır. Bu potansiyel farkını sağlayan düzeneklere yukarıda belirtildiği gibi emk kaynağı, kaynağın uçlarındaki potansiyel farkına da emk denir. Doğru gerilim sağlayan emk kaynakları elektrik devrelerinde

simgesi ile gösterilir.

                                     Şekil 1.6. Emk ve potansiyel farkının açıklanması

            Şekil 1.6.daki devrede pozitif yüklerin hareket ettiğini varsayarak şunları söyleyebiliriz:

            Bataryanın içinde yükler (a) dan (b) ye doğru hareket eder ve pozitif yükler enerjilenir. Dolayısıyla (b), (a)’ dan daha yüksek enerjidedir. Başka bir değişle (a)’ dan (b)’ye gidildiğinde potansiyelde bir yükselme vardır. (a)’daki giriş ucu (terminal) kaynağın (-) terminali, (b)’ deki çıkış ucu (terminal) kaynağın (+) terminali olarak adlandırılır. Bu işaretler kaynağın polaritesini gösterir.

            (c)’den (d)’ye geçişte ise R direnci üzerinden geçerken pozitif yük enerji kaybeder. Dolayısıyla (d) noktası (c)’den daha küçük enerjidedir. Bu nedenle (d), (c)’den daha alçak potansiyeldedir. deyimi kullanılır. O halde (c)’den (d)’ye giderken potansiyelde bir düşme olmaktadır. Buna elektrik  terminolojisinde VOLTAJ    DÜŞMESİ  (GERİLİM DÜŞMESİ, POTANSİYEL DÜŞMESİ) denir. Potansiyel farkı kavramı ilerde yeniden incelenecektir.

            Bir Q yükü emk kaynağının oluşturduğu E elektrik alanı ile hareket ederken bu yüke,

                                                            F = E.Q                                            (1.7)                                                                                       

değerinde bir kuvvet etki eder. Yük bu kuvvet etkisi altında L kadar yer değiştiriyorsa, F kuvvetinin yaptığı iş;

                                                W = F.L = E.Q.L  joule                               (1.8)

olacaktır. Bu,Q yükünü L (m) hareket ettirebilmek için yapılması gereken iştir. Birim yük başına yapılması gereken iş tanımlanırsa,

                                                                                                    (1.9)

elde edilir. İşte, birim yükün hareket ettirebilmesi için yapılması gereken bu iş miktarına POTANSİYEL FARKI denir ve V ile gösterilir. W’nin (1.8) deki değeri (1.9) da yerine yazılırsa

                                    V = E.L                                                                 ( 1.10)

elde edilir. (1.9) bağıntısına göre 1 coulomb değerinde yükün iki nokta arasındaki hareketini sağlamak için 1 joule lük iş yapılması gerekiyorsa, bu iki nokta arasındaki potansiyel farkı 1 volt’tur.

            (1.10) bağıntısı kullanılarak elektrik alan için;

                                                E = V/L    volt/m                                        (1.11)

bağıntısı elde edilir.

            (1.1) bağıntısına göre bir iletkenin I akımını Dt süre akıtabilmek için gereken yük miktarı,

                                                DQ = I.Dt                                                    (1.12)

şeklinde yazılabilir. Toplam yük düşünüldüğünde ifade,

                                                dQ = I.dt                                                    (1.13)

biçiminde yazılmalıdır. O halde I akımının t süre akması sırasında hareket edecek yük miktarı (1.13) ifadesinden integral alınarak hesaplanmalıdır.

ile elde edilen Q = I.t değeri (1.9) da yerine yazılır ve bağıntı W’ ye göre düzenlenirse;

                                                W = V.I.t                                                    (1.14)

bağıntısı türetilir. Bu bir iletkenden I şiddetinde akımı t süre geçirebilmek için yapılması gereken iştir. Diğer tarafdan, birim zamanda yapılan iş GÜÇ (P) olarak tanımlandığından,

                                                                                   (1.15)

elde edilir.

kaynak:ELEKTROMOTOR KUVVET VE POTANSİYEL FARKI