В элементе или батарее происходят химические реакции, в результате ко­торых выделяется энергия, необходи­мая для проведения заряда по цепи.

Электродвижущая сила определяется как общая энергия, затраченная (про­деланная работа) на единицу заряда, когда заряд проводится по цепи. Это определение аналогично определению разности потенциалов , и э.д.с. тоже измеряется в вольтах.

Механическим аналогом э.д.с. мо­жет быть ребенок, катающийся с горки (рис. 1).

По мере того как ребенок забирается на верх горки, он набирает потенциальную энергию. Эта потен­циальная энергия высвобождается, когда он скользит вниз.

Теперь пред­ставьте, что элементы — это ступеньки горки, а скат — это внешняя цепь. Происходит увеличение энергии от от­рицательного к положительному вы­воду, которое получается за счет хи­мической реакции внутри элемента. Это увеличение энергии придает поло­жительному выводу более высокий потенциал, чем отрицательному, и обес­печивает разность потенциалов для провода заряда по цепи. (Дополни­тельная потенциальная энергия на вершине горы движет ребенка вниз.) Энергия, необходимая для провода единицы заряда от отрицательного к положительному выводу внутри эле­мента, и есть э.д.с. Энергия, необходи­мая для провода единицы заряда от положительного к отрицательному вы­воду во внешней цепи,— это р.п.

Е всегда больше, чем V, если толь­ко в цепи не движется заряд, когда E=V. Разность между Е и V — это напряжение, необходимое для провода заряда через элемент и преодоления внутреннего сопротивления г электро­лита в элементе. Следовательно, E—V = Ir, где I — сила тока. Но V — IR, где R— сопротивление внеш­ней цепи. Таким образом,

Е — IR = Ir

E = Ir + IR = I(r + R)

Итак, э.д.с. = ток * общее сопротивле­ние в цепи, в то время как р.п. = ток * внешнее сопротивление. Ког­да г = 0 Ом, то E=V, вся энергия используется во внешней цепи, в са­мом элементе она не теряется. Таким образом, наличие наименьшего воз­можного внутреннего сопротивления является преимуществом. Первичные элементы имеют достаточно большие внутренние сопротивления, а вторич­ные элементы, такие, как свинцово­кислотный аккумулятор, имеют очень малые внутренние сопротивления.

Что происходит в простой цепи, содержащей элемент?

В электролите присутствуют положительные и отри­цательные ионы, которые ведут себя, как и все другие молекулы, т. е. они движутся хаотично со множеством столкновений. Когда в электролит по­мещаются электроды (выводы), то об­разуется э.д.с. Когда цепь замыкается, положительные ионы направляются к положительному выводу и нейтрали­зуются свободными электронами. На отрицательном выводе происходит хи­мическая реакция с высвобождением отрицательных ионов и электронов. На положительной пластине нейтра­лизуется в секунду такое же число электронов, какое высвобождается в секунду на отрицательной пластине. Результатом является то, что проис­ходит перемещение электронов от от­рицательного вывода к положительно­му во внешней цепи. Согласно при­нятому условию ток течет от положи­тельного    (+)  к отрицательному (—) во внешней цепи.