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Fuerza electromotriz y conexión en serie

1800
  • Alessandro Volta
Pila voltaica que demuestra la fuerza electromotriz en conexión en serie con células de zinc y cobre.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El Pila voltaica Se estableció el principio de sumar voltajes conectando celdas electroquímicas en serie. Cada par zinc-cobre, o celda, genera una característica fuerza electromotriz (CEM) de aproximadamente 0,76 voltios. Apilando físicamente estas células, Volta demostró que el voltaje total a través de la pila es la suma de los CEM individuales de cada célula, como se describe por [latex]V_{total} = n \times V_{cell}[/latex].

El concepto de fuerza electromotriz (FEM) representa la energía potencial total por unidad de carga disponible en una fuente de energía, como una batería. La pila voltaica fue el primer dispositivo en proporcionar una FEM constante. La idea crucial de Volta fue que esta fuerza podía amplificarse mediante la disposición de los componentes de la fuente en una secuencia específica y repetible. En la pila, el terminal negativo de una celda (la placa de zinc) está en contacto directo con el terminal positivo de la siguiente celda (la placa de cobre), y el separador empapado en electrolito completa el circuito dentro de cada celda.

Esta conexión en serie fuerza el flujo de corriente a través de cada celda secuencialmente, y la diferencia de potencial de cada celda se suma al total. Este sencillo principio aditivo fue revolucionario. Permitió a los científicos ir más allá de las descargas instantáneas de alto voltaje y baja corriente de dispositivos de electricidad estática como la botella de Leyden. Por primera vez, pudieron crear presiones eléctricas potentes y sostenidas. Esta capacidad fue inmediatamente explotada por químicos como Humphry Davy, quien construyó enormes pilas con cientos de celdas para alcanzar los voltajes necesarios para descomponer compuestos químicos estables mediante electrólisis, lo que condujo al descubrimiento de elementos como el sodio y el potasio.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Electricidad y magnetismo

Tipo

Principio físico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Comprensión conceptual del potencial eléctrico o "tensión" a partir de estudios de electricidad estática.
  • Experimentos con la conexión de frascos de Leyden para aumentar la carga o el voltaje
  • Los experimentos de Luigi Galvani sugerían la existencia de una fuerza eléctrica intrínseca en ciertas combinaciones de materiales.

Aplicaciones

  • Paquetes de baterías modernos en computadoras portátiles, herramientas eléctricas y vehículos eléctricos
  • Circuitos en serie en todas las formas de electrónica
  • fuentes de alimentación de CC de alto voltaje
  • La base de la ley de voltajes de Kirchhoff en el análisis de circuitos
  • Generadores Marx para crear pulsos de alto voltaje

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: fuerza electromotriz, FEM, voltaje, circuito en serie, paquete de baterías, diferencia de potencial, Alessandro Volta, pila galvánica.

Contexto histórico

Fuerza electromotriz y conexión en serie

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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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