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Definición de fuerza electromotriz (FEM)

1800
  • Alessandro Volta
Alessandro Volta's laboratory demonstrating electromotive force with early electrical apparatus.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La fuerza electromotriz ([latex]\mathcal{E}[/latex]) es el trabajo realizado por unidad de carga eléctrica por una fuente no eléctrica, como una batería o un generador. A pesar de su nombre, no es una fuerza mecánica sino un potencial eléctrico, medido en voltios. Representa la energía convertida de otra forma (química, mecánica) en energía eléctrica cuando una carga atraviesa la fuente.

La fuerza electromotriz, o CEM, es un concepto fundamental en electromagnetismo que cuantifica el proceso de conversión de energía dentro de una fuente. Cuando una carga [latex]q[/latex] se mueve a través de un dispositivo que proporciona EMF, el trabajo realizado [latex]W[/latex] sobre la carga viene dado por [latex]W = \mathcal{E}q[/latex]. Este trabajo lo realiza un campo no conservativo, a menudo denominado campo impreso [latex]\mathbf{E}_{im}[/latex], que es distinto del campo electrostático conservativo generado por las cargas estáticas. El CEM se define formalmente como la integral de línea de este campo impreso alrededor de un bucle cerrado: [latex]\mathcal{E} = \oint \mathbf{E}_{im} \cdot d\mathbf{l}[/latex].

Esta distinción es crucial. Un campo electrostático, descrito por la ley de Coulomb, es conservativo, lo que significa que el trabajo que realiza sobre una carga alrededor de cualquier bucle cerrado es cero. Esta es la razón por la que una simple configuración de cargas estáticas no puede mantener una corriente continua en un circuito. Una fuente de EMF, sin embargo, proporciona el “empuje” para impulsar las cargas contra el gradiente de potencial del campo electrostático, manteniendo una corriente. En una pila, este campo impreso surge de procesos químicos en los electrodos. En un generador, se debe a un campo magnético cambiante (ley de Faraday) o al movimiento de un conductor en un campo magnético (CEM de movimiento). El CEM representa la diferencia de potencial máxima que puede proporcionar la fuente cuando no circula corriente, también conocida como tensión en circuito abierto. Cuando circula corriente, la tensión en los bornes de la fuente suele ser inferior al CEM debido a la resistencia interna de la propia fuente.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Electricidad y magnetismo

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Descubrimiento de la “electricidad animal” por Luigi Galvani”
  • Formulación por Charles-Augustin de Coulomb de la ley de la fuerza electrostática
  • Comprensión del potencial eléctrico y la carga.

Aplicaciones

  • alimentando todos los dispositivos electrónicos
  • vehículos eléctricos
  • almacenamiento de energía a escala de red
  • electrónica portátil

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: emf, fuerza electromotriz, tensión, diferencia de potencial, trabajo, carga, batería, generador.

Contexto histórico

Definición de fuerza electromotriz (FEM)

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(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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