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Forza elettromotrice motrice

1890
  • Hendrik Lorentz
Generatore omopolare che dimostra la forza motrice nell'elettricità e nel magnetismo.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Movimento Campo elettromagnetico viene generato quando un conduttore si muove attraverso un campo magnetico. La componente magnetica del forza di Lorentz, [latex]mathbf{F} = q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex], agisce sui portatori di carica all'interno del conduttore, causandone il movimento e creando una separazione di carica. Questa separazione stabilisce un campo elettrico e una differenza di potenziale. La forza elettromotrice risultante è data dall'integrale di linea [latex]mathcal{E} = oint (mathbf{v} times mathbf{B}) cdot dmathbf{l}[/latex].

Movimento Campo elettromagnetico is a direct consequence of the forza di Lorentz acting on mobile charges inside a conductor that is moving relative to a magnetic field. As the conductor moves with velocity [latex]\mathbf{v}[/latex] through a magnetic field [latex]\mathbf{B}[/latex], the free charges (electrons) within it experience a magnetic force [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. This force is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the charges to accumulate at one end of the conductor, leaving the other end with a net positive charge. This charge separation creates an internal electrostatic field [latex]\mathbf{E}_e[/latex] that opposes the further migration of charges. Equilibrium is reached when the electrostatic force [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] exactly balances the magnetic force, i.e., [latex]q\mathbf{E}_e = -q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex].

Il campo elettrico efficace sperimentato dalle cariche, [latex]mathbf{E}_{eff} = mathbf{v} times mathbf{B}[/latex], è un campo non conservativo che genera la corrente. La forza elettromotrice (FEM) è il lavoro compiuto per unità di carica da questo campo efficace integrato lungo la lunghezza del conduttore. Per un filo rettilineo di lunghezza [latex]L[/latex] che si muove perpendicolarmente a un campo uniforme [latex]B[/latex], la FEM si semplifica in [latex]mathcal{E} = BLv[/latex]. Mentre la FEM di movimento può essere vista come un caso specifico della legge di induzione di Faraday (in termini di flusso variabile), la prospettiva della forza di Lorentz fornisce una spiegazione più microscopica del meccanismo responsabile della separazione delle cariche e della tensione risultante.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettricità e magnetismo

Tipo

Fenomeno fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La scoperta dell'induzione elettromagnetica di Michael Faraday
  • Le equazioni dell'elettromagnetismo di James Clerk Maxwell
  • Scoperta dell'elettrone da parte di J.J. Thomson

Applicazioni

  • generatori omopolari
  • cannoni a rotaia
  • generatori magnetoidrodinamici (mhd)
  • correnti vorticose freni
  • legami elettrodinamici nello spazio

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • propulsione di veicoli spaziali mediante cavi elettrodinamici che interagiscono con i campi magnetici planetari
  • power generation from ocean currents moving conductive seawater through earth’s magnetic field
  • self-powered impianti medici that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • raccoglitori di energia tramite vibrazioni che utilizzano magneti oscillanti rispetto alle bobine
  • misuratori di portata senza contatto per fluidi conduttivi in ​​tubazioni industriali
  • lanciatori di proiettili iperveloci (railgun) per applicazioni di lancio spaziale
  • sistemi mhd per la propulsione silenziosa dei sottomarini
  • sensori ad alta gravità basati sulla fem generata in un fluido conduttivo in movimento
Argomenti correlati: forza elettromotrice indotta dal movimento, forza di Lorentz, campo magnetico, conduttore, velocità, generatore, separazione di carica, induzione.

Contesto storico

Forza elettromotrice motrice

1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1885
1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896

(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

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