Bu yazımızda EMK (elektromotor kuvveti) nedir sorusuna cevap vermeye çalışacağız. Bildiğiniz gibi içinde seyreltik sülfürik asit bulunan ve çinko bakır elektrotlardan oluşan bir volta piline bir yük direnci bağlandığında bir akım geçeceği kuşkusuzdur. Sırayla plakalar arasındaki mesafe, plaka yüzeyleri ve elektrolit yoğunluğu değiştirildiğinde devreden geçen akım farklı farklı değerler alacaktır. Yük direnci kararlı iken devreden geçen akımın bu kadar değişmesi akım devresinde başka bir direncin olduğunu göstermektedir. Bu da pilin kendi direncidir. İçdirenç olarak tanımlanan bu büyüklüğün değişimi akım devresindeki toplam direnci de etkileyecektir. Öyleyse bir pilin akım devresindeki toplam direnç dış direnç (yük direnci) ile pil iç direncinin toplamına eşittir.

R=R_a+R_i

R: toplam direnç               R_a: yük direnci                   R_i: iç direnç

Anılan bu iç direnç nedeniyle ohm yasasına göre bu dirençte bir gerilim düşecektir. Bundan dolayı üretecin üretmiş olduğu gerilim, uçlarında ölçülen gerilimden büyüktür. Bir üretecin içinde üretilen gerilim, uçlarında ölçülen gerilimden büyüktür. Bir üretecin içinde üretilen gerilim kaynak gerilimi olarak anılır ve U₀ simgesiyle gösterilir. Emk nedir sorusu kısaca şöyle yanıtlanabilir : bir üretecin elektromotor kuvveti (EMK), akımı harekete geçiren kuvvettir ve emk birimi volttur. EMK nın yönü akım yönü ile aynı olup gerilim yönünün tersindedir.

Şekilde görülen tüm devreden akan akımın değeri değişmez. Bu devrede gerilim kaynağının uçlarında görülen gerilim içdirenç üzerinde düşen gerilim kadar kaynak geriliminden küçüktür.

U=U₀ – R_i I

U: terminal gerilimi (uçlarda ölçülen gerilim)       I: akım                  R_i: içdirenç          U₀:kaynak gerilimi

Örnek: Bir kuru pilin duyarlı bir ölçü aleti ile ölçülen kaynak gerilimi 1,496 V’dur. Pil bir devreye bağlandığında devreden geçen akım 1 A ve terminal gerilimi 1,486 V okunmaktadır. Pil içdirencini bulunuz.

R_i = (U₀ – U) / I = (1,496 – 1,486) V / 1 A = 0,01 ohm

Emk nedir sorusunu yanıtladığımıza göre pillerin (üreteçlerin) çalışma şekillerine , üreteçlerin tüketimi ve üreteçlerin bağlanmasına göz atalım.

Bir üretecin boşta ve kısa devrede çalışması

Bir üretece ya da bir gerilim kaynağına bir yük direnci bağlanmadığı zaman, bir akım devresi oluşmayacak ve içdirençte bir gerilim düşmeyecektir. Böyle bir oluşum boşta çalışma olarak anılır. Bir üretecin boşta çalışma gerilimi, onun kendi kaynak gerilimidir. Kaynak gerilimleri içdirençleri çok yüksek ve duyarlı voltmetrelerle ölçülmektedir. Gerilim kaynağına bir yük direnci bağlandığında ölçülen gerilim işletme gerilimidir. Pillerde ve akülerde sık sık söz konusu olan anma gerilimi ise gerçekte o kaynağın boşta ölçülmüş gerilimidir.

Bir üretecin kutupları çok küçük bir direnç ile birbirine bağlandığında, devreden geçen akım değerinin Ohm yasasına göre çok büyük olacağı kuşkusuzdur. Böyle bir durum kısa devre olarak adlandırılır. Kısa devre durumunda kaynak geriliminin tümü içdirenç üzerinde düşerek yitirilir. Artık üretecin  dışarıya gerilim sağlaması söz konusu olamaz.

Örnek:Bir üretecin kısa devre akımı 1,5 amper ölçülmüştür. Kaynak gerilimi 1,5 V olan olduğuna göre içdirenci nedir?

R_i = U₀/I_k = 1,5 V / 1,5 A = 1 ohm

Üreteçlerin Tüketimi

Yeni alınmış bir kuru pil başlangıçta 1,5 V’luk bir gerilim üretmektedir. Tüketim ile birlikte üretecin gerilimi gitgide düşer. Bir üretecin ömrünü etkileyen en önemli unsur üreteçten çekilen akım şiddetidir.  Çekilen akım şiddeti yükseldikçe üretecin ömrü belirgin bir şekilde düşüş göstermektedir.

Üreteçler yük altında işletilirlerken 2 cins tüketim uygulanır.

Devamlı tüketim: Bu taraz işletmede üreteç devamlı olarak yüke bağlıdır. Özellikle bu amaç için geliştirilmiş bu üreteçler uzun süre kararlı ve zayıf akım sağlarlar. Bu tarz üreteçler örneğin kol saatlerinde kullanılmaktadır.

Kesintili tüketim: Üreteç bu işletme durumunda yüke gerektiğinde bağlanır. Bu tüketim cinsinde kullanılan üreteçler kısa sürelerde yüksek akım şiddetleri verebilecek yetenekte olmalıdır. Örneğin kapı zili.

Gerilim üreteçlerinin bağlanması

Aynı ya da farklı gerilimlerdeki üreteçler ( piller ) seri olarak ve aynı gerilimdeki üreteçlerle paralel olarak birbirleri ile bağlanarak gerilim bataryaları oluşturulabilir.

Seri devre: Bir devre şeklinde üreteçlerin farklı kutupları birbiri ile bağlanır. Toplam gerilim her bir üreteç geriliminin tek tek toplamıdır. Bu nedenle üreteçleri seri bağlayarak gerilim yükseltilebilir. Toplam iç direnç her bir üretecin iç direnç toplamından oluşmuştur.

U = U₁ + U₂ + U₃                R_i = R_i’ + R_i’’ + R_i’’’

Paralel devre: Bu devrede aynı gerilim değerlerindeki üreteçlerin aynı kutupları birbirine bağlanır. Toplam gerilim tek bir üretecin gerilimine eşittir. İç dirençler paralel olduğundan eşdeğer direnç küçülmüştür. Toplam akım her bir kol akımının toplamından oluşmuştur. Bu nedenle üreteçleri paralel bağlayarak işletme akımı yükseltilebilir. Farklı gerilimlerdeki üreteçler paralel bağlanmamalıdır. Aksi halde gerilimi yüksek olan düşük olanı üzerinden boşalarak tükenir.

I = I₁ + I₂ + I₃                        1/R_i = 1/R_i’ + 1/R_i’’ +1/R_i’’’