Força electromotriz

Archiu:Electromotive Force for an ideal voltage source.jpg

Força electromotriz

Circuit elèctric bàsic

Circuit elèctric. La pila genera la força electromotriz necessària per a que funcione la pera

En electromagnetisme i electrònica, força electromotriz o voltage induït (també electromotancia, abreviada fem, denotada com $ℰ$) és l'acció elèctrica produïda per una font no elèctrica, mida en volts. Els dispositius cridats transductores elèctrics proporcionen una fem per mig de la conversió d'atres formes d'energia en energia elèctrica, com bateries i piles elèctriques (que convertixen energia química) o generadors (que convertixen energia mecànica). Esta conversió d'energia es conseguix per mig de forces físiques aplicant treball físic sobre càrregues elèctriques. No obstant, el terme "força electromotriz" no és realment una força. L'error de Volta d'etiquetar-la com "força" és un nom erròneu que persistix com a relíquia històrica.

La fem és tota causa capaç de mantindre una diferència de potencial entre dos punts d'un circuit obert o de produir una corrent elèctrica en un circuit tancat. És una característica de cada generador elèctric. En caràcter general pot explicar-se per l'existència d'un camp electrostàtic conservativo I_cs la circulació del qual definix el voltage induït del generador:

$ℰ=-\underset{A}{\overset{B}{\int }}{𝑬}_{\mathrm{c}\mathrm{s}}\cdot \mathrm{d}\ell ,$

a on ‘·’ denota el producte escalar.

Una analogia electrònica-hidràulica pot vore la fem com el treball mecànic realisat l'aigua per una bomba, que dona lloc a una diferència de pressió (anàloga al voltage).

En inducció electromagnètica, la fem pot definir-se al voltant d'una espira tancada d'un conductor com el treball electromagnètic que es realisaria sobre una càrrega elèctrica (com un electró) si es desplaçara una volta al voltant de la espira.

Per a dispositius de dos terminals modelats com un circuit equivalent de Thévenin, es pot medir una emf equivalent com la tensió en circuit obert entre els dos terminals. Esta emf pot conduir una corrent elèctrica si es conecta un circuit extern als terminals, en el cas dels quals el dispositiu es convertix en la font de tensió d'eixe circuit.

Encara que una fem dona lloc a una tensió i pot medir-se com una tensió i a voltes pot cridar-se informalment "voltage", no són el mateix fenomen.

Unitats de mida

El voltage (també cridat diferència de potencial o tensió) es definix com el treball que el generador realisa per a passar pel seu interior l'unitat de càrrega negativa del pol negatiu al positiu, dividit pel valor en coulombs de dita càrrega, açò és: juliol/coulomb. Normalment es medix en volts (V) que equival a juliol entre coulomb (J/C), pero estes són unitats derivades del sistema internacional. En el sistema internacional les seues unitats bàsiques són metro quadrat per quilogram partit per segon a la gaveta per amperi: m²·kg·s^-3·A^-1.

Justificació i causa

Açò es justifica en el fet de que quan circula esta unitat de càrrega pel circuit exterior al generador, des del pol positiu al negatiu, és necessari realisar un treball o consum d'energia (mecànica, química, etcétera) per a transportar-la per l'interior des d'un punt de menor potencial (el pol negatiu al com aplega) a un atre de major potencial (el pol positiu pel qual ix).

Per lo que queda que:

$ℰ=\frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}q}$.