Forza elettromotiva

Cos'è la forza elettromotrice?

IL forza elettromotiva (F.E.M.) è l'agente incaricato di mantenere i carichi elettrici in movimento all'interno di un circuito elettrico. La quantità di F.E.M. di una fonte rappresenta l'energia per unità di carico che può fornire.

Le batterie e i generatori sono fonti di forza elettromotoria la cui funzione in un circuito elettrico è analoga a cui una pompa dell'acqua si comporta per mantenere il flusso in un tubo a circuito chiuso.

Una fonte di tensione o tensione, come è anche chiamata fonte di Fem, Converte l'energia chimica, l'energia elettromagnetica o l'energia meccanica in corrente elettrica, ovvero fornisce energia cinetica agli elettroni di conduzione di un circuito elettrico che collega i suoi due terminali o poli.

Una batteria dell'auto è una fonte di forza elettromotrice. Fonte: Pixabay.

L'unità nel file Sistema internazionale (SI) di misure per forza elettromotiva è lui volt, abbreviato V ed equivalente a 1 joule/Coulomb, Quindi in realtà non è una forza nel solito senso di fisica e la sua unità di misura non corrisponde a quella della forza, che viene misurata in Newton In unità SÌ.

Differenza tra tensione e fem

Una batteria con a Fem Di 3 volt, fare un lavoro 3 Joule Su ciascuno Coulomb di carico (positivo) che si sposta dal terminale negativo a quello positivo all'interno della pila.

Perché i carichi all'interno di una fonte di tensione vanno contro la controcorrente, a Fem Non è uguale a una differenza potenziale, poiché in quest'ultimo caso i carichi (positivi) si sposterebbero dalla regione di maggiore potenziale al minor potenziale.

Il nome di forza elettromotiva È stato coniato da Alessandro Volta, L'inventore della batteria, all'inizio del XIX secolo, quando la distinzione tra una forza e l'energia che è in grado di produrre era ancora chiara.

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Quando spiega la sua scoperta, Volta ha accennato alla forza che mantiene le cariche elettriche all'interno della pila, chiamandola forza elettromotiva, Nome che dura finora.

Misurazione FEM

In un semplice circuito resistivo di corrente continua, la batteria è la fonte del forza elettromotiva O Fem.

Quantitativamente, il Fem Misura l'energia per unità di carico fornito dalla batteria. Indicare la forza elettromotiva come ε, È il quoziente tra il lavoro ΔW Fatto per trasportare un piccolo carico Δq, Dalla pila positiva o del terminale della batteria, al terminale negativo attraverso il circuito esterno:

In una pila, questo lavoro viene generato nelle reazioni chimiche all'interno, la cui conseguenza è la separazione dei carichi tra i suoi elettrodi, mantenendo una tensione costante creata da un campo elettrico non conservato.

Simbolo FEM

Il simbolo usato per Fem In un circuito, di solito è costituito da due linee parallele ineguali che indicano la polarità. La linea lunga è il palo positivo e il negativo lo taglia.

Sebbene si tratti quasi sempre di elettroni negativi, per convenzione i portatori di carico sono ipotizzati positivi, motivo per cui la corrente è disegnata lasciando il polo sorgente.

Fonti di forza elettromotoria ideali e reali

Le fonti di Fem Sono classificati in base a diversi criteri, ad esempio, ci sono ideali e non ideali.

Fonte ideale

UN Fontana ideale è quello che mantiene una tensione costante tra i terminali, prima di qualsiasi corrente richiesta. quindi, il Fem Ideale non presenta resistenza interna al movimento dei carichi all'interno.

Fonte reale

Una vera fonte ha una certa opposizione al movimento dei carichi, manifestata attraverso una piccola resistenza interna. Quando si effettuano i calcoli in un circuito, è necessario tenere conto del valore di detta resistenza, insieme a quello delle resistenze esterne e di altri elementi presenti.

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Quindi, quando i terminali del Fem Sono disconnessi, il valore della tensione tra questi è uguale al valore nominale del Fem. Se ad esempio è una batteria da 9 V, questo sarà il valore che un voltmetro legge. Ma collegandolo a un circuito che si nutre anche di resistenza esterna, una certa corrente circolerà che riduce la tensione tra i terminali del Fem, in un importo che dipende dalla resistenza corrente e interna.

Essere V_Ab la tensione tra i terminali del Fem, R la resistenza interna della stessa E Yo La corrente che circola attraverso il circuito. Quando si applica la legge di Ohm, si ottiene:

V_Ab = ε - i ∙ r

Esempi

I seguenti sono esempi di Fem Ben noto, in cui vengono utilizzati vari principi per generare elettricità: reazioni chimiche, induzione elettromagnetica, onde elettromagnetiche e differenze di temperatura.

Batterie

Includono tutti i tipi di batterie e accumulatori, che trasformano l'energia chimica in elettricità, attraverso le reazioni tra i composti all'interno. Ci sono nichel, nichel in combinazione con altri elementi, idrossido di potassio a base di zinco, litio e alcalino.

Gli accumulatori automobilistici, di solito atti di piombo e acido, possono essere caricati e scaricati mediante elettrolisi. Le batterie a secco comuni, d'altra parte, non sono ricaricabili.

Generatori elettrici

Energia di movimento nell'energia elettrica, attraverso il lavoro combinato di un elemento rotante chiamato rotore, e un altro statico, noto come Statore.

Secondo il loro design, i generatori elettrici producono corrente alternata (alternatore) o corrente continua (Dinamos).

L'origine del Fem Nei generatori elettrici è nel fenomeno dell'induzione elettromagnetica, che consiste nell'azione di un campo magnetico sui carichi elettrici mobili. In questo processo viene generata una tensione indotta, senza la necessità di reazioni chimiche.

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Celle solari

Come suggerisce il nome, il Fem Da una cella solare proviene dalla luce solare, sebbene possano anche trasmettere da un altro tipo di luce incidente.

L'elemento costitutivo delle celle solari è il silicio, ottenuto dalla purificazione della sabbia. Con questo, vengono prodotte sottili fette di materiale a semiconduttore, in cui gli elettroni tendono ad accumularsi sulla superficie illuminata, creando così una separazione dei carichi e il conseguente campo elettrico tra di loro.

Sono spesso utilizzati nell'illuminazione stradale, nonché per i lavori di irrigazione nelle aree rurali e nel cibo delle attrezzature di telecomunicazione.

Dispositivi termoelettrici

Fare differenze nell'elettricità in energia elettrica attraverso un termocoppa, che consiste in due driver uniti attraverso una saldatura.

Se due punti di conducente sono a temperature diverse, a forza elettromotiva tra loro. Questo fenomeno è noto come Effetto Seebeck, Sebbene sia stato scoperto da Alessandro Volta, il creatore della pila elettrica.

Cellule di combustione

Operano in modo simile a quello di una batteria comune, ma con la differenza che i reagenti all'interno sono forniti da una sorgente esterna. Il principio chimico generato dall'energia è la combustione, per la quale vengono utilizzate una varietà di composti, tra cui metanolo, idrogeno, carbone e altro ancora.

Turbine eoliche

Questi dispositivi convertono l'energia del vento in elettricità, attraverso tre lame rotanti, simili a un mulino a vento o a una ventola. Il movimento del cambio di svolta agisce una turbina attaccata a un generatore elettrico usando un asse.

Il cuore

Il cuore è un muscolo che contiene cellule in grado di originare e trasmettere impulsi elettrici, così come a Fem.