Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » EMF vs. differenza di potenziale

EMF vs. differenza di potenziale

1870
  • James Clerk Maxwell
Scena storica di laboratorio con James Clerk Maxwell che studia la forza elettromotrice e la differenza di potenziale elettrico.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Forza elettromotrice (Campo elettromagneticoLa forza elettromotrice (FEM) e la differenza di potenziale elettrico (tensione) sono concetti distinti, sebbene entrambi siano misurati in volt. La FEM è il lavoro per unità di carica compiuto da una forza non conservativa (ad esempio, una reazione chimica, un campo magnetico variabile) per spostare la carica all'interno di una sorgente. La differenza di potenziale è il lavoro per unità di carica compiuto dal campo elettrostatico conservativo tra due punti.

The core difference between Campo elettromagnetico and potential difference lies in the nature of the underlying fields. The electrostatic field ([latex]\mathbf{E}_{c}[/latex]), created by static charges, is conservative. This means the work it does on a charge moving around any anello chiuso è zero: [latex]oint mathbf{E}_{c} cdot dmathbf{l} = 0[/latex]. La differenza di potenziale, o tensione, tra due punti è l'integrale di linea di questo campo conservativo, [latex]V = -int mathbf{E}_{c} cdot dmathbf{l}[/latex]. Al contrario, una sorgente di forza elettromotrice genera un campo non conservativo o "campo impresso" ([latex]mathbf{E}_{nc}[/latex]). Questo campo compie lavoro non nullo su una carica lungo un percorso chiuso: [latex]mathcal{E} = oint mathbf{E}_{nc} cdot dmathbf{l} neq 0[/latex].

In un semplice circuito in corrente continua con una batteria, la batteria fornisce la forza elettromotrice (FEM). All'interno della batteria, le forze chimiche non conservative spostano le cariche positive dal terminale negativo a quello positivo, contrastando il campo elettrostatico conservativo. Questo percorso "in salita" è dove la FEM svolge la sua funzione. All'esterno della batteria, nel circuito esterno, le cariche si muovono "in discesa" dal terminale positivo a quello negativo, spinte dal campo elettrostatico conservativo. La caduta di potenziale ai capi della resistenza esterna è pari alla FEM meno la caduta di potenziale ai capi della resistenza interna della batteria. Pertanto, la FEM è la causa della corrente continua, mentre la differenza di potenziale è la misura dell'energia dissipata per unità di carica in una parte del circuito.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettricità e magnetismo

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Il lavoro di Alessandro Volta sul potenziale elettrico
  • Legge di Georg Ohm che mette in relazione tensione, corrente e resistenza
  • Le leggi sui circuiti di Gustav Kirchhoff
  • Le equazioni di campo di James Clerk Maxwell

Applicazioni

  • analisi dei circuiti (legge di Kirchhoff sulle tensioni)
  • progettazione e caratterizzazione della batteria
  • comprensione dei generatori e dei motori
  • analisi di dispositivi termoelettrici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • materiali topologici che generano campi elettromagnetici dagli effetti Hall quantistici
  • dispositivi spintronici che creano forze spin-motive senza movimento di carica
  • circuiti basati su memristor che mostrano campi elettromagnetici dipendenti dalla storia
  • sistemi avanzati di gestione della batteria che distinguono tra fem reale e tensione terminale per una stima accurata dello stato di carica
  • metamateriali progettati per creare campi elettrici localizzati non conservativi da onde esterne
  • dispositivi che sfruttano l'effetto Casimir per generare una differenza di potenziale
  • sistemi termofotovoltaici con campi non conservativi su misura per una maggiore efficienza
  • conversione diretta dell'energia dalle fluttuazioni del vuoto (concettuale)
Argomenti correlati: forza elettromotrice, differenza di potenziale, tensione, campo conservativo, campo non conservativo, campo elettrostatico, leggi di Kirchhoff, teoria dei circuiti.

Contesto storico

EMF vs. differenza di potenziale

1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880
1860
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1880

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, gratuitamente al 100%, solo per gli utenti registrati.

> Login <