Fuerza ElectromotrizSe denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.La FEM se mide en voltios, al igual que el potencial elctrico.Por lo que queda que:P = \frac {R}{A} \,\!UsosPila elctricas: elementos que convierten energa procedente de reacciones qumicas en energa elctrica Caractersticas: Fuerza electromotriz: la causa que mantienen la diferencia de potencial en los polos de una pilaCapacidad: es la cantidad de electricidad que puede suministrar antes de agotarse y se mide en amperios horaResistencia interna: es la resistencia que tiene la pila depende de los materiales constitutivos y su tamaoTipos: Leclanch: se denominan pilas secas son baratas y se utilizan para poca potenciaAlcalinas: son de larga duracin, obtienen su energa de la reaccin qumica entre el zinc y el dixido de manganesoLitio: producen 3 veces mas que las pilas alcalinas son caras y se utilizan para potencias grandes o de larga duracinAcumuladores: este se puede recargar aplicando la diferencia de potencial entre sus electrodosAcumuladores de plomo:tienen electrodos de plomo sumergidos en un electrolito de agua destilada y cido sulfricoMtodos para producir una fuerza electromotrizPor accin qumica.Por accin trmica.Por induccin electromagntica.Fuerza electromotriz y Diferencia de PotencialHoy en da se llama Diferencia de Potencial a lo que Ampere llam Tensin Elctrica y es la magnitud que determina la energa 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 limit a todos aquellos fenmenos observables, donde la electricidad era producida por frotamiento o, por algunas mquinas que producan carga elctrica esttica de diferentes signos, pero en cantidades pequeas que producan flujos de ella de corta duracin. Fue a partir de Alejandro Volta que se empezaron a generar corrientes elctricas ms estables y de ms larga duracin gracias a su invento La Pila Elctrica.Concepto de fuerza electromotriz:Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.A. Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulacin de la corriente elctrica desde la fuente de FEM (la batera en este caso). B. Circuito elctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacin de un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batera.Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energa elctrica, entre los que podemos citar:Pilas o bateras. Son las fuentes de FEM ms conocidas del gran pblico. Generan energa elctrica por medios qumicos. Las ms comunes y corrientes son las de carbn-zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay tambin de nquel-cadmio (NiCd), de nquel e hidruro metlico (Ni-MH) y de in de litio (Li-in), recargables. En los automviles se utilizan bateras de plomo-cido, que emplean como electrodos placas de plomo y como electrolito cido sulfrico mezclado con agua destilada.Mquinas electromagnticas: Generan energa elctrica utilizando medios magnticos y mecnicos. Es el caso de las dinamos y generadores pequeos utilizados en vehculos automotores, plantas elctricas porttiles y otros usos diversos, as como los de gran tamao empleados en las centrales hidrulicas, trmicas y atmicas, que suministran energa elctrica a industrias y ciudades.Tipos de Fuentes de Fuerza electromotriz. Dependiendo del tipo de corriente elctrica que pueden producir se clasifican en tres tipos:a) Fuentes de Fuerza Electromotriz directa (C.D) como las pilas, acumuladores, bateras solares y otros que se mencionaran ms 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 fotografas siguientes.b) Fuentes de Fuerza Electromotriz alterna (C.A) como los generadores elctricos de los carros que son los encargados de proporcionar electricidad, cuando el vehculo est en funcionamiento o como las plantas generadoras de electricidad domstica. Se diferencian de los anteriores por que la corriente que producen es variable en el tiempo, no slo en magnitud sino tambin de direccin. 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 elctricas alternas.c) Fuentes de Fuerza Electromotriz variable no alterna. En este caso la corriente producida es variable, por ejemplo: el encendedor piezoelctrico de la cocina produce una descarga elctrica en el aire variable en intensidad y de muy corta duracin.Causas de la Fuerza Electromotriz.Las causas de la Fuerza electromotriz son diversas, pero en cualquiera de ellas se genera una fuerza elctrica que es capaz de mover cargas elctricas.a) Fuerza electromotriz por Frotamiento. Cuando se frota un peine de plstico se genera una carga elctrica esttica que produce fuerzas de atraccin o repulsin sobre otras cargas, ponindolas en movimiento si son libres de moverse.b) Fuerza electromotriz por induccin. En este caso las cargas elctricas se ponen en movimiento si se produce un campo magntico variable cerca de una bobina fija, o viceversa, se mueve una bobina cerca de un imn o electroimn. Un esquema de este sistema se muestra en la siguiente figura.c) Fuerza electromotriz por presin. Algunos materiales como el cuarzo generan una fuerza electromotriz cuando son sometidos a presin. 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 pequea 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 Radiacin electromagntica. Cuando la Luz incide sobre determinados materiales (silicio, germanio) se produce una fuerza electromotriz dando lugar a aplicaciones importantes como el aprovechamiento de la energa solar por medio de bateras solares.f) Fuerza electromotriz producida por reacciones qumicas. Este es uno de los sistemas ms populares y est basado en la invencin de Volta. En este tipo de aplicacin se necesitan dos electrodos sumergidos en un medio conductor. Tal es el caso de las pilas secas, las bateras para automviles, las celdas de combustible y otras aplicaciones en las que una reaccin qumica genera la fuerza electromotriz.

Ejercicio 3Una bobina circular, que esta formada por 100 espiras de 2 cm de radio y 10 de resistencia elctrica, se encuentra colocada perpendicularmente a un campo magntico de 0,8 T. Si el campo magntico se anula al cabo de 0,1s, determina la fuerza electromotriz inducida, la intensidad que recorre el circuito y la cantidad de carga transportada. Como se modifican las magnitudes anteriores si el campo magntico tarda el doble de tiempo en anularse?

La primera Ley de KirchoffEn un circuito elctrico, es comn que se generen nodos de corriente. Un nodo es el punto del circuito donde se unen mas de un terminal de un componente elctrico. Si lo desea pronuncie nodo y piense en nudo porque esa es precisamente la realidad: dos o mas componentes se unen anudados entre s (en realidad soldados entre s). En la figura 1 se puede observar el mas bsico de los circuitos de CC (corriente continua) que contiene dos nodos.La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primer ley de Kirchoff diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la suma de las corrientes salientes.En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Segunda Ley de KirchoffCuando un circuito posee mas de una batera y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen la corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicacin la segunda ley de kirchoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.En un circuito cerrado, la suma de las tensiones de batera que se encuentran al recorrerlo siempre sern iguales a la suma de las cadas de tensin existente sobre los resistores.En un lazo cerrado, la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial elctrico en un lazo es igual a cero.

En resumen, la ley de tensin de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o prdida de energa de los componentes electrnicos (Resistores, capacitores, etc. ). Es una ley que est relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensin. En este campo potencial, sin importar que componentes electrnicos estn presentes, la ganancia o prdida de la energa dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo.

Encuentre el valor de las intensidades del circuito de la figura

Para la resolucin de este circuito utilizaremos las leyes de Kirchhoff.Ley de los nudos: I3 = I1 + I2Ley de las mallas: 8 + 3 I1 4 9 I2 = 0

8 + 3 I1 + 9 I3 16 = 0