Fuerza Electromotriz

Fuerza Electromotriz.

Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. 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 eléctricas a través de un circuito cerrado.

A.      Circuito eléctrico abierto (sin  carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso). B. Circuito eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batería.

Formula:








donde fem es la fuerza electromotriz auto inducida, dI/dt es la variación de la intensidad de corriente con el tiempo y L, el coeficiente de autoinducción, es una característica de la bobina, cuya unidad se denomina henrio. Su valor resulta ser:







Donde μ es la permeabilidad magnética, n el número de espiras, s la superficie y l la longitud de la bobina.






La FEM se mide en voltios, al igual que el potencial eléctrico.

Ejemplo:

El flujo de un campo magnético se calcula de forma análoga al flujo del campo eléctrico.

Φm = ∫SB·nds = ∫SBnds

La unidad del flujo magnético es el weber (Wb)

1Wb=1T·m

Determinar el flujo magnético a través de un solenoide de 40 cm de longitud, 2.5 cm de radio y 600 vueltas, cuando transporta una corriente de 7.5

Solución:
1.67·10-2Wb

Faraday y Lenz demostraron que si el flujo magnético a través de un área rodeada por un circuito (por ejemplo una espira) varía, se induce una fem (fuerza electromotriz) que es igual en módulo a la variación por unidad de tiempo del flujo que atraviesa el circuito.

Este resultado es conocido como la ley de Faraday.

Un campo magnético uniforme forma un ángulo de 30º con el eje de una bobina circular de 300 vueltas y un radio de 4 cm. El campo varía a razón de 85 T/s, permaneciendo fija su dirección. Determinar el módulo de la fem inducida en la bobina.

La corriente inducida se puede obtener por la ley de Ohm:

Experimentos:

Materiales:

·        Tubo de Cartón

·        Alambre de Cobre

·        2 Diodos Led

·        Imán o Imanes

Procedimiento:
debes enrollar alambre de cobre, en el centro del tubo de cartón. Con unas 150 vueltas aproximadamente, estará bien. Si tienes un imán potente, como los de neodimio por ejemplo, puedes utilizar menos cantidad de vueltas. Te darás cuenta si no son suficientes, porque los diodos no emitirán una luz de intensidad.
En los extremos de la bobina, debes colocar los diodos led. Puedes colocar sólo uno si así lo deseas. En ese caso, sólo se encenderá cuando el imán se desplace en una dirección, y no en la otra. Si utilizas dos, debes conectarlos en “anti paralelo”, es decir, el terminal mas corto de un diodo, se conecta al mas largo del otro (no confundas con conexión en serie).
Para hacer funcionar tu generador casero, sólo tienes que mover el tubo hacia un lado y otro, o también puedes voltearlo una y otra vez.


¿Como funciona?
Al igual que muchos de los experimentos caseros sobre generación eléctrica que ya publicamos, podemos explicarlo gracias a los aportes de Michael Faraday, y su famosa Ley de Faraday.

Podríamos decir que la fuerza electro motriz generada, está relacionada con la rapidez de variación del flujo magnético que atraviesa una superficie determinada. Esto nos dice que no necesariamente necesitamos un circuito, sino que “en el aire”, también podemos generar una diferencia de potencial.

Bibliografias:

1. http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_fem/ke_fem_1.htm

2. http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/campmag/mag_autoin.htm?0&1

3. http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotriz

4. http://www.nebrija.es/~cmalagon/Fisica_II/transparencias/02-Magnetismo/09-Fuerza-electromotriz.pdf