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Fuerza electromotriz motriz

1890
  • Hendrik Lorentz
Generador homopolar que demuestra la fuerza electromotriz motriz en electricidad y magnetismo.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Motional CEM se genera cuando un conductor se desplaza a través de un campo magnético. La componente magnética del Fuerza de Lorentz, [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex], actúa sobre los portadores de carga dentro del conductor, haciendo que se muevan y creen una separación de cargas. Esta separación establece un campo eléctrico y una diferencia de potencial. El EMF resultante está dada por la integral de línea [latex]\mathcal{E} = \oint (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex].

Motional CEM is a direct consequence of the Fuerza de Lorentz acting on mobile charges inside a conductor that is moving relative to a magnetic field. As the conductor moves with velocity [latex]\mathbf{v}[/latex] through a magnetic field [latex]\mathbf{B}[/latex], the free charges (electrons) within it experience a magnetic force [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. This force is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the charges to accumulate at one end of the conductor, leaving the other end with a net positive charge. This charge separation creates an internal electrostatic field [latex]\mathbf{E}_e[/latex] that opposes the further migration of charges. Equilibrium is reached when the electrostatic force [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] exactly balances the magnetic force, i.e., [latex]q\mathbf{E}_e = -q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex].

El campo eléctrico efectivo experimentado por las cargas, [latex]\mathbf{E}_{eff} = \mathbf{v} \times \mathbf{B}[/latex], es un campo no conservativo que impulsa la corriente. El CEM es el trabajo realizado por unidad de carga por este campo efectivo integrado a lo largo de la longitud del conductor. Para un alambre recto de longitud [latex]L[/latex] que se mueve perpendicularmente a un campo uniforme [latex]B[/latex], el EMF se simplifica a [latex]\mathcal{E} = BLv[/latex]. Mientras que el CEM móvil puede considerarse un caso específico de la ley de inducción de Faraday (en términos de cambio de flujo), la perspectiva de la fuerza de Lorentz proporciona una explicación más microscópica del mecanismo responsable de la separación de cargas y la tensión resultante.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Electricidad y magnetismo

Tipo

Fenómeno físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El descubrimiento de la inducción electromagnética por Michael Faraday
  • Ecuaciones del electromagnetismo de James Clerk Maxwell
  • Descubrimiento del electrón por JJ Thomson

Aplicaciones

  • generadores homopolares
  • cañones de riel
  • generadores magnetohidrodinámicos (mhd)
  • corriente parásita frenos
  • ataduras electrodinámicas en el espacio

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Propulsión de naves espaciales mediante amarres electrodinámicos que interactúan con campos magnéticos planetarios.
  • generación de energía a partir de las corrientes oceánicas que mueven el agua de mar conductora a través del campo magnético terrestre
  • self-powered implantes médicos that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • recolectores de energía de vibración que utilizan imanes que oscilan con respecto a bobinas
  • Medidores de caudal sin contacto para fluidos conductores en tuberías industriales
  • Lanzadores de proyectiles de hipervelocidad (cañones de riel) para aplicaciones de lanzamiento espacial
  • Sistemas mhd para propulsión silenciosa de submarinos
  • Sensores de alta gravedad basados ​​en la fem generada en un fluido conductor en movimiento
Relacionado con: CEM móvil, fuerza de Lorentz, campo magnético, conductor, velocidad, generador, separación de cargas, inducción.

Contexto histórico

Fuerza electromotriz motriz

1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1885
1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896

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

décimo año aniversario

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