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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].

El EMF móvil es una consecuencia directa de la fuerza de Lorentz que actúa sobre las cargas móviles dentro de un conductor que se mueve con respecto a un campo magnético. Como el conductor se mueve con velocidad [latex]\mathbf{v}[/latex] a través de un campo magnético [latex]\mathbf{B}[/latex], las cargas libres (electrones) en su interior experimentan una fuerza magnética [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. Esta fuerza es perpendicular tanto a la velocidad como al campo magnético, haciendo que las cargas se acumulen en un extremo del conductor, dejando el otro extremo con una carga neta positiva. Esta separación de cargas crea un campo electrostático interno [latex]\mathbf{E}_e[/latex] que se opone a la migración adicional de cargas. El equilibrio se alcanza cuando la fuerza electrostática [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] equilibra exactamente la fuerza magnética, es decir, [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)
  • frenos de corrientes de Foucault
  • ataduras electrodinámicas en el espacio

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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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
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1885
1887
1889
1890
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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)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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