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Campo electromagnético frente a diferencia de potencial

1870
  • James Clerk Maxwell
Escena histórica de laboratorio con James Clerk Maxwell estudiando la fuerza electromotriz y la diferencia de potencial eléctrico.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Fuerza electromotriz (CEMLa fuerza electromotriz (FEM) y la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) son conceptos distintos, aunque ambos se miden en voltios. La FEM es el trabajo por unidad de carga realizado por una fuerza no conservativa (por ejemplo, una reacción química, un campo magnético variable) para mover una carga dentro de una fuente. La diferencia de potencial es el trabajo por unidad de carga realizado por el campo electrostático conservativo entre dos puntos.

The core difference between EMF and potential difference lies in the nature of the underlying fields. The electrostatic field ([latex]\mathbf{E}_{c}[/latex]), created by static charges, is conservative. This means the work it does on a charge moving around any closed loop is zero: [latex]\oint \mathbf{E}_{c} \cdot d\mathbf{l} = 0[/latex]. The potential difference, or voltage, between two points is the line integral of this conservative field, [latex]V = -\int \mathbf{E}_{c} \cdot d\mathbf{l}[/latex]. In contrast, an EMF source generates a non-conservative field or “impressed field” ([latex]\mathbf{E}_{nc}[/latex]). This field does non-zero work on a charge around a closed loop: [latex]\mathcal{E} = \oint \mathbf{E}_{nc} \cdot d\mathbf{l} \neq 0[/latex].

En un circuito simple de corriente continua con una batería, esta proporciona la fuerza electromotriz (FEM). Dentro de la batería, las fuerzas químicas no conservativas mueven las cargas positivas del terminal negativo al positivo, en contra del campo electrostático conservativo opuesto. Este movimiento ascendente es donde la FEM realiza su función. Fuera de la batería, en el circuito externo, las cargas se mueven descendentemente del terminal positivo al negativo, impulsadas por el campo electrostático conservativo. La caída de potencial a través de la resistencia externa es igual a la FEM menos la caída de potencial a través de la resistencia interna de la batería. Por lo tanto, la FEM es la causa de la corriente sostenida, mientras que la diferencia de potencial es la medida de la energía disipada por unidad de carga en una parte del circuito.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Electricidad y magnetismo

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El trabajo de Alessandro Volta sobre el potencial eléctrico
  • Ley de Georg Ohm que relaciona voltaje, corriente y resistencia
  • Leyes de circuitos de Gustav Kirchhoff
  • ecuaciones de campo de James Clerk Maxwell

Aplicaciones

  • Análisis de circuitos (ley de voltajes de Kirchhoff)
  • Diseño y caracterización de baterías
  • comprensión de generadores y motores
  • análisis de dispositivos termoeléctricos

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: fuerza electromotriz, diferencia de potencial, voltaje, campo conservativo, campo no conservativo, campo electrostático, leyes de Kirchhoff, teoría de circuitos.

Contexto histórico

Campo electromagnético frente a diferencia de potencial

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1870
1873
1877
1880
1860
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1880

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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