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Fuerza electromotriz y Diferencia de Potencial

Hoy en día se llama Diferencia de Potencial a lo que Ampere llamó Tensión Eléctrica y es la magnitud que determina la energía necesaria para mover una unidad de carga (sea cual sea la unidad que hayamos elegido para medirla) entre dos puntos o regiones del espacio entre los/las cuales haya que mover a dicha carga.

Desde Tales de Mileto hasta Galvani, el desarrollo de la electricidad se limitó a todos aquellos fenómenos observables, donde la electricidad era producida por frotamiento o, por algunas máquinas que producían carga eléctrica estática de diferentes signos, pero en cantidades pequeñas que producían flujos de ella de corta duración. Fue a partir de Alejandro Volta que se empezaron a generar corrientes eléctricas más estables y de más larga duración gracias a su invento La Pila Eléctrica.

Concepto de Fuerza electromotriz .
El término fuerza electromotriz se utiliza para referirse a la capacidad que tienen algunos aparatos para movilizar la carga eléctrica. Por ejemplo, las pilas, los acumuladores o baterías de automóvil, el generador o alternador de un automóvil o de una represa hidroeléctrica o de una planta termoeléctrica, las baterías solares de una nave espacial, los transformadores, son todos dispositivos o aparatos diseñados para poner la carga eléctrica en movimiento y se les llama fuentes de fuerza electromotriz.


Se supone que en su esencia, estos aparatos ejercen una fuerza sobre las cargas eléctricas y las ponen en movimiento, de allí el nombre de generadores de fuerza electromotriz. Sin embargo la magnitud de la fuerza electromotriz (f.e.m.) no se mide a través de la fuerza eléctrica sino por medio de la energía que estos aparatos utilizan para mover una unidad de carga.

Tipos de Fuentes de Fuerza electromotriz. Dependiendo del tipo de corriente eléctrica que pueden producir se clasifican en tres tipos:
a) Fuentes de Fuerza Electromotriz directa (C.D ) como las pilas, acumuladores, baterias solares y otros que se mencionaran más adelante. En este caso la corriente que producen es de un valor constante dentro de un intervalo relativamente grande. Ejemplo de este tipo de fuentes se muestran en las fotografías siguientes.


b) Fuentes de Fuerza Electromotriz alterna (C.A) como los generadores eléctricos de los carros que son los encargados de proporcionar electricidad, cuando el vehículo está en funcionamiento o como las plantas generadoras de electricidad doméstica. Se diferencian de los anteriores por que la corriente que producen es variable en el tiempo, no sólo en magnitud sino también de dirección. Su funcionamiento esta apoyado en el principio de las Corrientes Inducidas descubierto por Faraday. En la figura siguiente se muestra una manera de inducir corrientes eléctricas alternas.
c) Fuentes de Fuerza Electromotriz variable no alterna. En este caso la corriente producida es variable, por ejemplo: el encendedor piezoeléctrico de la cocina produce una descarga eléctrica en el aire variable en intensidad y de muy corta duración.


Causas de la Fuerza Electromotriz.
Las causas de la Fuerza electromotriz son diversas, pero en cualquiera de ellas se genera una fuerza eléctrica que es capaz de mover cargas eléctricas.

a) Fuerza electromotriz por Frotamiento. Cuando se frota un peine de plástico se genera una carga eléctrica estática que produce fuerzas de atracción o repulsión sobre otras cargas, poniéndolas en movimiento si son libres de moverse.
b) Fuerza electromotriz por inducción. En este caso las cargas eléctricas se ponen en movimiento si se produce un campo magnético variable cerca de una bobina fija, o viceversa, se mueve una bobina cerca de un imán o electroimán. Un esquema de este sistema se muestra en la siguiente figura.

c) Fuerza electromotriz por presión. Algunos materiales como el cuarzo generan una fuerza electromotriz cuando son sometidos a presión. Algunos encendedores de cocina o para fumadores utilizan este principio.


d) Fuerza electromotriz por temperatura. Al calentar el punto de contacto de dos metales diferentes aparece una pequeña fuerza electromotriz, tal es el caso de los termopares como el que se ilustra en la figura.
Este aparato genera una fuerza electromotriz que aumenta al aumentar la temperatura.


e) Fuerza electromotriz por Radiación electromagnética. Cuando la Luz incide sobre determinados materiales (silicio, germanio) se produce una fuerza electromotriz dando lugar a aplicaciones importantes como el aprovechamiento de la energía solar por medio de baterías solares.

f) Fuerza electromotriz producida por reacciones químicas. Este es uno de los sistemas más populares y está basado en la invención de Volta. En este tipo de aplicación se necesitan dos electrodos sumergidos en un medio conductor. Tal es el caso de las pilas secas, las baterías para automóviles, las celdas de combustible y otras aplicaciones en las que una reacción química genera la fuerza electromotriz.

Diferencia de potencial. Cuando una fuente de fuerza electromotriz se conecta a un material cualquiera, se transmite su capacidad de tener en movimiento las cargas eléctricas, de tal manera que si el material hay cargas eléctricas, ellas serán puestas en movimiento en un camino cerrado denominado circuito eléctrico, estableciéndose así una Corriente Eléctrica


La descripción de la corriente eléctrica dentro del material se hace a través de un concepto denominado potencial y está asociado con la posición dentro del material. Se dice que en un material conductor habrá corriente eléctrica si existe una diferencia de potencial o una tensión eléctrica entre dos puntos diferentes de él . La diferencia de potencial entre dos puntos de una región del espacio, se define de manera similar a la fuerza electromotriz, como el trabajo realizado sobre la unidad de carga eléctrica entre esos puntos.


En la práctica se mide por diferentes métodos y equipos, el más común, utilizado por los electricistas o en los laboratorios, es el voltímetro, el cual viene generalmente integrado con medidores de resistencia y corriente eléctrica, como se muestran en la figura.


 

Tomado de:
H. Hübscher, J.Klaue, W.Pflüger, S. Appelt. 1982. Electrotecnia, Curso Elemental. Barcelona. Ed. Reverté

Bibliografía Recomendada:
Alvarenga Beatriz y Máximo Antonio, (3ª Edición). Física. Editorial Harla.
Hewitt, Paul. (2ª Edición). Física Conceptual. Mexico: Addison Wesley Longman.
Judith Hann. (Edición original, 1991) How Science Work. London, Editorial Seuil.

Direcciones web recomendadas:
http://www.geocities.com/SiliconValley/Program/7735/historia.html#Volta

Fuentes de fotografias
http://www.profesorenlinea.cl/biografias/VoltaAlessandro.htm

 
 
 
 
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