3. Fuerza electromotriz
Para empezar, un breve recordatorio de algunas cuestiones que probablemente ya sepas de cursos anteriores. Para que circule corriente eléctrica por un circuito son necesarias dos condiciones:
- Que el circuito esté cerrado
- Que entre dos puntos del mismo se mantenga una diferencia de potencial
Fíjate en el dibujo de más abajo, a la izquierda, representa un niño que recoge las bolas que llegan abajo y las eleva al tobogán de arriba. Está claro que, para mantener la corriente de bolas por los toboganes, el niño es fundamental, él es el que realiza un trabajo sobre cada bola, aumentando su energía (potencial) para que pueda seguir circulando por el circuito.
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Imagen de Juancarcole en Wikimedia Commons. CC | Imagen de José Luis Montalvillo en Flickr. CC |
Por la misma razón, para que circulen cargas eléctricas por un circuito como la imagen de arriba a tu derecha es preciso que haya un dispositivo que realice un trabajo sobre las cargas, suministrándole energía para que puedan circular por el conductor. Este dispositivo es, por ejemplo, una pila. Al igual que el niño mantiene una diferencia de altura entre dos puntos del circuito de toboganes, la pila lo que hace es mantener una diferencia de "altura eléctrica" entre dos puntos del conductor. Esta diferencia de "altura eléctrica" es la diferencia de potencial entre los polos de la pila.
Bien, una vez aclarado esto, se puede definir la fuerza electromotriz (fem) como el trabajo que hay que realizar sobre la unidad de carga para que circule corriente por el circuito. Su unidad en el sistema internacional es el voltio, y matemáticamente se expresa así:
Y ahora que sabes qué es la fem, te haré retornar al pasado, es decir, a los fenómenos de inducción. Ya conoces que, cada vez que cambia el flujo magnético en un circuito, se induce en él una corriente, que se caracteriza por la fuerza electromotriz ε. Pues bien, la ley de Faraday establece la relación entre variación de flujo y fem. Dice así:
La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la velocidad con que varía el flujo magnético a través de dicho circuito cambiada de signo. Matemáticamente se escribe así:
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Seguro que no es la primera derivada que has visto, así que no debería asustarte esta expresión. De todas formas, debes saber que, si la variación de flujo se produce de manera regular, esta expresión se convierte en esta otra:
También podría calcularse la intensidad de corriente, aplicando la ley de Ohm:
Como ves, se ha identificado la fem con la diferencia de potencial. Esto es así en todos los casos que se van a estudiar.