Autoinducción

Una fuente primaria de fuerza electromotriz es la inducción electromagnética, descrita por la ley de Faraday. Esta ley establece que un flujo magnético variable en el tiempo [latex]\Phi_B[/latex] a través de un circuito induce un EMF ([latex]\mathcal{E}[/latex]). La magnitud del EMF es proporcional a la tasa de cambio del flujo, dada por la ecuación [latex]\mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt}[/latex]. Este principio es la base de los generadores eléctricos, transformadores e inductores.

Al girar el inducido de un motor, sus conductores atraviesan el campo magnético, induciendo una tensión según la ley de inducción de Faraday. Esta 'contrafuerza electromagnética' se opone a la tensión principal del motor. Su magnitud es directamente proporcional a la velocidad de rotación del motor ([latex]\mathcal{E}_{back} \propto \omega[/latex]). Este fenómeno es crucial para la autorregulación de la velocidad del motor y el consumo de corriente.

La ley de Lenz establece la dirección de la fuerza electromotriz (FEM) inducida y la corriente resultante de la inducción electromagnética. Establece que la corriente inducida fluirá en una dirección que crea un campo magnético que se opone al cambio en el flujo magnético que la produjo. Este principio es una consecuencia de la conservación de la energía y se representa por el signo negativo en la ley de Faraday.

La catálisis es el proceso de aumentar la velocidad de una reacción química añadiendo una sustancia conocida como catalizador. Los catalizadores no se consumen en la reacción y permanecen inalterados. Funcionan proporcionando una vía de reacción alternativa con una energía de activación más baja ([latex]E_a[/latex]), acelerando así tanto la reacción directa como la inversa sin alterar la termodinámica general ([latex]\Delta H[/latex]).

Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte directamente la energía química de un combustible, generalmente hidrógeno, y un agente oxidante, a menudo oxígeno, en electricidad. A diferencia de una batería, requiere un suministro externo continuo de combustible y oxidante para funcionar. Los componentes principales son un ánodo, un cátodo y un electrolito que los separa, facilitando el transporte de iones.

La protección catódica (PC) es una técnica que controla la corrosión de una superficie metálica convirtiéndola en el cátodo de una celda electroquímica. Esto se logra suministrando una corriente eléctrica externa que suprime las corrientes naturales de corrosión. El potencial del metal protegido se polariza a un valor más negativo, desplazándolo a una zona de inmunidad o pasividad.

Para sistemas continuos como fluidos o sólidos, la conservación del momento se expresa en forma diferencial. La tasa de cambio de la densidad de momento [latex]rho vec{v}[/latex] en un punto está regida por la divergencia del tensor de tensiones de Cauchy [latex]sigma[/latex] y las fuerzas de volumen [latex]vec{f}[/latex]. Esto se describe mediante la ecuación de momento de Cauchy: [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t} + nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v}) = nabla cdot sigma + vec{f}[/latex].

Esta ley establece que la fuerza electromotriz (FEM, [latex]\mathcal{E}[/latex]) inducida en cualquier circuito cerrado es igual al negativo de la tasa de cambio temporal del flujo magnético ([latex]\Phi_B[/latex]) a través del circuito. La expresión matemática es [latex]\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}[/latex]. Este principio es la base de los generadores eléctricos, transformadores e inductores, y describe el efecto macroscópico de la inducción.

Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica mediante inducción electromagnética. Su diseño básico consiste en una bobina de alambre que gira dentro de un campo magnético (o un imán que gira dentro de una bobina). Esta rotación continua altera el flujo magnético que pasa por la bobina, induciendo una fuerza electromotriz (FEM) y una corriente alternas, según lo descrito por la ley de Faraday.

Reformulación de la mecánica clásica que utiliza coordenadas generalizadas y sus momentos conjugados. Se basa en la función hamiltoniana [latex]H(q, p, t)[/latex], que representa la energía total del sistema. La dinámica se describe mediante las ecuaciones de Hamilton: [latex]\dot{q}_i = \frac{\parcial H}{\parcial p_i}[/latex] y [latex]\dot{p}_i = -\frac{\parcial H}{\parcial q_i}[/latex]. Este marco es fundamental para la mecánica cuántica y la mecánica estadística.

Una mejora de la pila voltaica, la celda Daniell consta de un electrodo de cobre en una solución de sulfato de cobre(II) y un electrodo de zinc en una solución de sulfato de zinc, separados por una barrera porosa. Este diseño de dos fluidos evita la acumulación de hidrógeno (polarización) en el electrodo de cobre, lo que resulta en una fuente de voltaje mucho más estable y fiable durante más tiempo.

El efecto fotovoltaico es la generación de voltaje y corriente eléctrica en un material al exponerlo a la luz. Es un fenómeno físico-químico. Una aplicación común es la célula solar, que utiliza este efecto para convertir la luz solar directamente en electricidad. El efecto se basa en que los fotones de luz excitan a los electrones a un estado de mayor energía.