¿Qué es la fuerza electromotriz EMF?

Fuerza electromotriz (EMF): en un dispositivo que realiza una separación forzada de cargas positivas y negativas (generador), el valor numéricamente igual a la diferencia de potencial entre los terminales del generador en ausencia de corriente en su circuito se mide en voltios.

Fuentes de energía electromagnética (generadores): dispositivos que convierten energía de cualquier tipo no eléctrico en eléctrica. Tales fuentes, por ejemplo, satsa:

• generadores en centrales eléctricas (térmicas, eólicas, nucleares, hidroeléctricas), que convierten la energía mecánica en energía eléctrica;

• pilas galvánicas (baterías) y acumuladores de todo tipo, que convierten la energía química en energía eléctrica, etc.

EMF es numéricamente igual al trabajo realizado por fuerzas externas al mover una unidad de carga positiva dentro de la fuente o la propia fuente conduciendo una unidad de carga positiva en un circuito cerrado.

La fuerza electromotriz EMF E es una cantidad escalar que caracteriza la capacidad de un campo externo y un campo eléctrico inducido para inducir una corriente eléctrica.La fem E es numéricamente igual al trabajo (energía) W en julios (J) gastados por este campo para mover una unidad de carga (1 C) de un punto a otro del campo.

La unidad de medida de EMF es el voltio (V). Así, la fem es igual a 1 V si, cuando una carga de 1 C se mueve por un circuito cerrado, se realiza un trabajo de 1 J: [E] = I J / 1 C = 1 V.

Tarifas de transferencia a través del sitio circuito eléctrico acompañada de gasto de energía.

Un valor cuyo dígito es igual al trabajo que realiza la fuente al conducir una sola carga positiva a lo largo de una determinada sección del circuito se denomina tensión U. Dado que el circuito consta de secciones externas e internas, se distinguen los conceptos de voltajes de la externa Secciones internas Uvsh y Uvt.

De lo que se ha dicho, es obvio que la FEM de la fuente es igual a la suma de los voltajes de las secciones U externa e interna del circuito:

E = Uears + UW

Esta fórmula expresa la ley de conservación de la energía de un circuito eléctrico.

Es posible medir voltajes en diferentes partes del circuito solo con el circuito cerrado. El EMF se mide entre los terminales de fuente de circuito abierto.

Voltaje, EMF y caída de voltaje para una red activa de dos terminales

Dirección EMF: esta es la dirección del movimiento forzado de cargas positivas dentro del generador de menos a más bajo la influencia de una naturaleza distinta a la eléctrica.

La resistencia interna del generador es la resistencia de los elementos estructurales en él.

Una fuente ideal de CEM: un generador, resistencia interna que es cero, y el voltaje entre sus terminales es independiente de la carga. El poder de una fuente EMF ideal es infinito.

Una imagen condicional (diagrama eléctrico) de un generador EMF ideal con un valor de E se muestra en la Fig.1, un.

La fuente EMF real, a diferencia de la ideal, contiene una resistencia interna Ri y su voltaje depende de la carga (Fig. 1., b), y la potencia de la fuente es finita. El circuito eléctrico de un generador EMF real es una conexión en serie de un generador EMF ideal E y su resistencia interna Ri.

Fuentes EMF: a — ideal; b-real

En la práctica, para acercar el modo de funcionamiento del generador EMF real al modo de funcionamiento ideal, se intenta que la resistencia interna del generador real Ri sea lo más pequeña posible, y la resistencia de carga Rn debe conectarse al menos 10 veces el valor de la resistencia interna del generador, es decir es necesario cumplir la condición: Rn >> Ri

Para que el voltaje de salida de un generador EMF real sea independiente de la carga, se estabiliza mediante el uso de circuitos electrónicos especiales de estabilización de voltaje.

Dado que la resistencia interna de un generador EMF real no puede hacerse infinitamente pequeña, se minimiza y se realiza como un estándar para la posibilidad de conexión coordinada de los consumidores de energía. En ingeniería de radio, los valores de resistencia de salida estándar de los generadores EMF son 50 ohmios (estándar industrial) y 75 ohmios (estándar doméstico).

Por ejemplo, todos los receptores de televisión tienen una impedancia de entrada de 75 ohmios y se conectan a las antenas con cable coaxial de exactamente esa impedancia característica.

Para aproximarse a los generadores EMF ideales, las fuentes de tensión de alimentación utilizadas en todos los equipos electrónicos industriales y domésticos se fabrican utilizando circuitos electrónicos especiales para estabilizar la tensión de salida, que permiten soportar una tensión de salida casi constante de la fuente de alimentación en un rango determinado. de corrientes extraídas por la fuente EMF (a veces llamada fuente de voltaje).

En los diagramas eléctricos, las fuentes de EMF se representan de la siguiente manera: E: una fuente de EMF constante, e (t) es una fuente de EMF armónico (variable) en forma de función del tiempo.

La fuerza electromotriz E de una batería de celdas idénticas conectadas en serie es igual a la fuerza electromotriz de una celda E multiplicada por el número de elementos n de la batería: E = nE.

Ver también sobre este tema: Fuentes de CEM y corriente: principales características y diferencias.