假设,电荷Q移动经过一个电动势源后,获得了能量W,则此元件的电动势定义为。通常,这能量是分离正负电荷所做的功,由于这正负电荷被分离至元件的两端,会出现对应电场与电压差。
在
电磁学里,电动势又分为两种:“
感生电动势”与“动生电动势”。根据法拉第感应定律,处于含时磁场的闭电路,由于磁场随着时间而改变,会有感生电动势出现于闭电路。感生电动势等于电场沿着闭电路的路径积分。处于闭电路的带电粒子会感受到电场,因而产生电流。
移动于磁场的细直导线,其内部会出现动生电动势。处于这导线的电荷,根据洛伦兹力定律,会感受到
洛伦兹力,从而造成正负电荷分离至直棍的两端。这动作会形成一个电场与伴随的电场力,抗拒洛伦兹力,直到两种作用力达成平衡。
从1825年到1826年之间,格奥尔格·欧姆做了很多有关于电路的实验。1827年,在他发表的书《直流电路的数学研究》(Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet)里面,论述了很多这些实验和从这些实验中得到的结果,包括著名的“
欧姆定律”。欧姆注意到电路所需要的电源是由电池供给的,电池与电路内的各种物理现象应该有密切关系。他推论电池具有某种“驱动力”,能够驱使电流流动于电路。他将几个
伏打电池串联在一起,发觉电流与伏打电池的数量成正比。因此,他提出驱动力与电流成正比。这驱动力就是我们所知的电动势,在一个简单的电阻电路里,电动势等于
电流乘以
电阻。
后来,于1831年,
麦可·法拉第做了一系列有关电磁感应的实验,从这些实验,他发现以下几点:
于1832年,法拉第又发现,产生于不同导线的感应电流与导线的
电导率成正比。由于电导率与电阻成反比,这显示出感应作用涉及了电动势,感应电流是由电动势驱使导线的电荷移动而形成的;而且,不论导线是开电路,或是闭电路,都会感应出电动势。
动生电动势来源于磁场对运动
导体中带电粒子的
洛伦兹力。由
洛伦兹力公式 F=qvB,当导体中的带电粒子在
恒定磁场B中以速度v运动时,F'=evB,单位
正电荷所受洛伦兹力为evB。此洛伦兹力与引起动生电动势的
非静电力有关,但此洛伦兹力并不是非静电力。根据
电动势的定义,非静电力将电子从正极搬到负极做功为E=BvL,上述洛伦兹力并不参与做功。