A.Usón. Hoja-resumen de la fuerza electromotriz.

1º E.U.I.T.I.Z.
Curso 2004 - 2005.
Electricidad y Electrometría.
Tema 5
6.- Fuerza Electromotriz.
- Regiones generadoras y regiones pasivas:
* Región pasiva: lugar del espacio (que puede o no contener materia) en el que existe una
fuerza de origen eléctrico. La fuerza sobre la unidad de carga positiva es el campo eléctrico
conservativo (electrostático o electrodinámico). Una carga eléctrica positiva situada en ese lugar
se verá sometida a una fuerza, que la trasladaría (en el caso de poder circular) desde zonas de
mayor potencial hacia zonas de menor potencial. Los condensadores y las resistencias son
regiones pasivas.
* Región generadora: lugar del espacio (que puede o no contener materia) en el que existe
una fuerza de naturaleza no eléctrica (reacciones químicas, fuerzas magnéticas …). Dicha fuerza
es capaz de trasladar las cargas eléctricas positivas desde su terminal negativo (zonas de menor
potencial de las regiones pasivas) hacia su terminal positivo (zonas de mayor potencial de las
regiones pasivas). La fuerza sobre la unidad de carga positiva puede considerarse como un
G
campo eléctrico, E g que apunta siempre hacia el terminal positivo de la región generadora.. Las
pilas, baterías, generadores eléctricos, células fotovoltaicas, fuentes de alimentación, son
ejemplos de generadores.
- Fuerza electromotriz (fem), ε:
El trabajo que la fuerza de naturaleza no eléctrica realiza para trasladar la unidad de carga
positiva (+1 C) desde el terminal negativo al terminal positivo de una región generadora se le
conoce como fuerza electromotriz. La unidad de fem en el SI es el Voltio [V].
W *- →
ε= q
+
=
C
∫
+G
-
G
Fg ⋅ dl =
C
∫
+
-
G
G
(+ 1 C) ⋅ E g ⋅ dl =
C
∫
+G
-
G
E g ⋅ dl
La fem existe siempre que se mantengan la fuerza en la región generadora.
+
R
E
G
I
Ó
N
G
E
N
E
R
A
D
O
R
A
ε
Eg
a
Ep
- b
(Va −Vb)
R
E
G
I
Ó
N
P
A
S
I
V
A
1º E.U.I.T.I.Z.
Curso 2004 - 2005.
Electricidad y Electrometría.
Tema 5
- Fuerza Electromotriz ⇔ Diferencia de Potencial
La fuerza electromotriz solo puede asociarse a regiones generadoras; la diferencia de potencial
solo puede asociarse a regiones pasivas. La relación entre estas dos magnitudes físicas, de origen
distinto pero con las mismas unidades, depende de la región pasiva. Un voltímetro es una región
pasiva; por lo tanto medimos siempre diferencias de potencial, nunca fuerzas electromotrices.
** la región pasiva es un condensador o se encuentra en circuito abierto:
ε = ( VA − VB )
a
a
+
R
E
G
I
Ó
N
G
E
N
E
R
A
D
O
R
A
ε
R
E
G
I
Ó
N
Ep
Eg
-
+
(Va −Vb )
ε
+
P
A
S
I
V
A
+ ++ +
- - - - C
b
- b
** la región pasiva es una resistencia:
ε = ( VA − VB ) + ri ⋅ I = R ⋅ I + ri ⋅ I ⇒ ( VA − VB ) = ε - ri ⋅ I
R
E
G
I
Ó
N
G
E
N
E
R
A
D
O
R
A
ε
R
E
G
I
Ó
N
R
Ep
Eg
a
I
a
+
-
+
(Va −Vb)
I
ri
+
ε
R
P
A
S
I
V
A
b
- b
** la región pasiva se encuentra cortocircuitada:
ε = ( VA − VB ) + ri ⋅ I = 0 + ri ⋅ I ⇒ ε = ri ⋅ I
+
R
E
G
I
Ó
N
G
E
N
E
R
A
D
O
R
A
a
a
I
R
E
G
I
Ó
N
0
ε
E p= 0
Eg
-
+
(Va −Vb)
- b
P
A
S
I
V
A
I
ri
ε
+
R=0Ω
b