Força eletromotiva

O que é força eletromotiva?

O força eletromotiva (F.e.m.) é o agente encarregado de manter as cargas elétricas em movimento em um circuito elétrico. A quantidade de F.e.m. de uma fonte representa a energia por unidade de carga que ela pode fornecer.

As baterias e geradores são fontes de força eletromotora cuja função em um circuito elétrico é análogo ao qual uma bomba de água executa para manter o fluxo em um tubo de circuito fechado.

Uma fonte de tensão ou tensão, como também é chamado de fonte de Fem, Converte energia química, energia eletromagnética ou energia mecânica em corrente elétrica, ou seja, fornece energia cinética aos elétrons de condução de um circuito elétrico que conecta seus dois terminais ou pólos.

Uma bateria de carro é uma fonte de força eletromotiva. Fonte: Pixabay.

A unidade no Sistema Internacional (SI) de medidas para força eletromotiva é o volt, abreviado V e equivalente a 1 Joule/coulomb, Portanto, na realidade, não é uma força no senso usual de física e sua unidade de medida não corresponde à da força, que é medida em Newtons Em unidades SIM.

Diferença entre tensão e fem

Uma bateria com um Fem de 3 volts, fazer um trabalho de 3 Joule Sobre cada um Coulomb de carga (positiva) que se move do terminal negativo para o positivo dentro da pilha.

Porque carrega dentro de uma fonte de tensão vá contra a contracorrente, um Fem Não é igual a uma diferença de potencial, pois no último caso as cargas (positivas) passariam da região de maior potencial para o menor potencial.

Nome força eletromotiva Foi cunhado por Alessandro Volta, O inventor da bateria, no início do século XIX, quando a distinção entre uma força e a energia que ela é capaz de produzir ainda era clara.

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Ao explicar sua descoberta, Volta aludiu à força que mantém as cargas elétricas dentro da pilha, chamando -a força eletromotiva, Nome que dura até agora.

Medição do MEF

Em um simples circuito resistivo de corrente direta, a bateria é a fonte do força eletromotiva qualquer Fem.

Quantitativamente, o Fem Mede energia por unidade de carga fornecida pela bateria. Denotar força eletromotiva como ε, É o quociente entre o trabalho ΔW Feito para carregar uma pequena carga ΔQ, Da pilha positiva ou terminal de bateria, até o terminal negativo através do circuito externo:

Em uma pilha, este trabalho é gerado nas reações químicas no interior, cuja conseqüência é a separação de cargas entre seus eletrodos, mantendo uma tensão constante criada por um campo elétrico não -conservador.

Símbolo fem

O símbolo usado para Fem Em um circuito, geralmente consiste em duas linhas paralelas desiguais que indicam polaridade. A longa linha é o poste positivo e o negativo o corta.

Embora quase sempre se trate de elétrons negativos, por convenção os portadores de carga são assumidos positivos, e é por isso que a corrente é desenhada, deixando o poste de origem.

Fontes de força eletromotora ideal e real

As fontes de Fem Eles são classificados de acordo com vários critérios, por exemplo, existem ideais e não ideais.

Fonte ideal

A fonte O ideal é aquele que mantém uma tensão constante entre os terminais, antes de qualquer corrente que seja exigida. Portanto, o Fem O ideal não apresenta resistência interna ao movimento de cargas dentro.

Fonte real

Uma fonte real tem alguma oposição ao movimento de cargas, manifestado através de pequena resistência interna. Ao fazer os cálculos em um circuito, é necessário levar em consideração o valor da referida resistência, juntamente com a das resistências externas e outros elementos presentes.

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Então, quando os terminais do Fem Eles estão desconectados, o valor da tensão entre eles é igual ao valor nominal do Fem. Se, por exemplo, for uma bateria de 9 V, esse será o valor que um voltímetro lê. Mas, conectando -o a um circuito que também se alimenta de resistência externa, circulará uma certa corrente que diminui a tensão entre os terminais do Fem, em uma quantidade que depende da resistência atual e interna.

Ser V_Ab a tensão entre os terminais do Fem, r a resistência interna do mesmo e Yo A corrente que circula pelo circuito. Ao aplicar a lei de Ohm, é obtida:

V_Ab = ε - i ∙ r

Exemplos

Os seguintes são exemplos de Fem Bem conhecido, no qual vários princípios são usados ​​para gerar eletricidade: reações químicas, indução eletromagnética, ondas eletromagnéticas e diferenças de temperatura.

Baterias

Eles incluem todos os tipos de baterias e acumuladores, que transformam energia química em eletricidade, através de reações entre compostos dentro. Existem níquel, níquel em combinação com outros elementos, carbono de zinco, hidróxido de potássio à base de lítio e alcalino, entre outras substâncias.

Os acumuladores de automóveis, geralmente atos de chumbo e ácido, podem ser carregados e baixados por eletrólise. Baterias secas comuns, por outro lado, não são recarregáveis.

Geradores elétricos

Energia de movimento em energia elétrica, através do trabalho combinado de um elemento rotativo chamado rotor, e outro estático, conhecido como estator.

De acordo com seu design, os geradores elétricos produzem corrente alternada (alternador) ou corrente direta (dinâmmos).

A origem do Fem Nos geradores elétricos, está no fenômeno da indução eletromagnética, que consiste na ação de um campo magnético em cargas elétricas móveis. Nesse processo, é gerada uma tensão induzida, sem a necessidade de reações químicas.

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Células solares

Como o nome indica, o Fem De uma célula solar vem da luz solar, embora eles também possam transmitir de outro tipo de luz incidente.

O elemento constitutivo das células solares é o silício, obtido da purificação da areia. Com isso, fatias finas de um material semicondutor são fabricadas, na qual os elétrons tendem a se acumular na superfície iluminada, criando assim uma separação de cargas e o consequente campo elétrico entre eles.

Eles são frequentemente usados ​​na iluminação das ruas, bem como no trabalho de irrigação em áreas rurais e nos alimentos de equipamentos de telecomunicações.

Dispositivos termoelétricos

Faça diferenças de eletricidade em energia elétrica através de um termoparo, que consiste em dois motoristas unidos por meio de uma solda.

Se dois pontos de um motorista estão em diferentes temperaturas, um força eletromotiva entre eles. Este fenômeno é conhecido como Seebeck Efeito, Embora tenha sido descoberta por Alessandro Volta, o criador da pilha elétrica.

Células de combustão

Eles operam semelhante ao de uma bateria comum, mas com a diferença de que os reagentes internos são fornecidos de uma fonte externa. O princípio químico gerado pela energia é a combustão, para a qual são usados ​​uma variedade de compostos, incluindo metanol, hidrogênio, carvão e mais.

Turbinas eólicas

Esses dispositivos convertem a energia eólica em eletricidade, através de três lâminas rotativas, semelhante a um moinho de vento ou a um ventilador. O movimento do turno do turno age uma turbina presa a um gerador elétrico usando um eixo.

O coração

O coração é um músculo que contém células capazes de originar e transmitir impulsos elétricos, assim como um Fem.