In un circuito elettrico gli elettroni fluiscono all’esterno della sorgente di potenziale (generatore di tensione), dal polo negativo al polo positivo, invece all’interno del generatore agiscono forze che trasportano cariche positive verso il polo positivo e cariche negative verso il polo negativo, in opposizione alla repulsione elettrica tra le cariche stesse, al fine di ripristinare la differenza di potenziale iniziale ai capi del generatore stesso.
Questo processo, opposto alle forze del campo, necessità di energia, ovvero per trasportare al proprio morsetto una carica q bisogna compiere lavoro L. È allora utile definire una grandezza fisica che sia indipendente dalla carica elettrica q. Essa indica il lavoro compiuto per unità di carica elettrica. Questa grandezza è la forza elettromotrice del generatore (f.e.m.) ed è qui indicata con la lettera f:

L'unità di misura della f.e.m. è la stesa della tensione V; infatti:

f in

La forza elettromotrice ha la stessa intensità della differenza di potenziale ai capi dei morsetti, quando il circuito è aperto e non circola corrente.
In realtà la forza elettromotrice è la massima differenza di potenziale che un generatore di tensione può offrire.
A circuito chiuso, quando scorre corrente elettrica, la differenza di potenziale ai capi dei morsetti è leggermente minore della forza elettromotrice, poiché parte dell’energia elettrica fornita dal generatore stesso è usata per muovere le cariche al suo interno.
Per stimare questa caduta di tensione, dovuta a parametri costruttivi del generatore, si introduce la resistenza interna del generatore R_i.
Assieme alla resistenza esterna o resistenza di carico R_c determinano la corrente; se applichiamo la legge di Ohm all’intero circuito:

con

 I = intensità di corrente
 f = forza elettro-motrice
 R_i = resistenza interna
 R_c = resistenza di carico

Questa è la legge di Ohm generalizzata.
È di enorme importanza in quanto mette in relazione la f.e.m. del generatore con la d.d.p. ai capi del carico e con la d.d.p. all'interno del generatore.

Attenzione: quando la resistenza di carico R_c tende a zero, la corrente risulta determinata dalla piccola resistenza R_i , che deve essere presente per questioni di sicurezza, cioè per evitare danni (corto circuito, quando la resistenza è troppo piccola, la corrente diventa enorme).

Circuito elettrico con resistenza interna R_i

In un circuito di corrente completo, bisogna distinguere fra le seguenti tensioni:

tensione della sorgente V_q che corrisponde a f, la f.e.m. (forza elettromotrice).
caduta di tensione interna V_i = R_iI: una parte della f.e.m. della sorgente cade attraverso la resistenza interna, quando il circuito è chiuso.
tensione di carico V_c ovvero la d.d.p. fra i poli del generatore in un circuito chiuso. Tipicamente la caduta di tensione interna è più piccola della tensione di carico, inoltre si ha che la somma della caduta sul carico più quella sulla resistenza interna uguaglia la f.e.m.

La tensione di carico è uguale alla somma delle differenze di potenziale esterne

che segue dalla legge di Ohm per l'intero circuito

In un circuito chiuso la d.d.p. ai capi del generatore è uguale alla somma di tutte le d.d.p.

Se il circuito contiene più sorgenti di potenziale, queste devono essere addizionate algebricamente. Nel caso di posizionamento in verso opposto (poli invertiti) le tensioni considerate quindi si sottraggono. Per trovare il corretto segno delle sorgenti di potenziale in una maglia, uno comincia col porre un senso di circolazione fisso effettivo. Si ha allora