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.

La unidad cgs de la fuerza electromotriz y el voltio

En el sistema cgs de unidades, la unidad de fuerza electromotriz se define como la fuerza electromotriz que actúa sobre un circuito cuando al circular una corriente de una unidad cgs electromagnética de intensidad, la potencia desarrollada en un ergio por segundo. La unidad práctica de fem, denominada voltio, se define como 108 unidades cgs electromagnéticas.

Por acción química

Por acción térmica

Por inducción electromagnética.

Todas las grandes centrales hidroelécticas y térmicas producen fem por inducción electromagnética

Cuando se requieren grandes cantidades de energía, el coste de la energía eléctrica obtenida utilizando la inducción electromagnética es muy inferior al de la obtenida por acción química en cualquiera de las baterías construidas

E L E C T R O M A G N E T I S M

H I D R O E L É C T R I C A

Se produce una fem por acción térmica cuando se calienta dos soldaduras de dos materiales distiintos, y se denomina par termoeléctrico al dispositivo quie produce una fem por este procedimiento La fem que produce un par termoeléctrico es muy pequeña para poderla utilizar con fines energéticos, pero los pares termoeléctricos son muy útliles como como instrumentos de medida

Ejemplos:

• Baterías o pilas:

• Máquinas electromagnéticas:

Circuitos RL, LC y RLC

Comencemos por los estudios que se clasifican según su propósito. Las dos modalidades que expondremos a continuación son útiles para causas diferentes.

Circuitos RL

Son aquellos circuitos que poseen una resistencia (R), un inductor o bobina como solenoide (L) y un ferm (fuerza motriz) o fuente de voltaje ahora a medida que la corriente avanza por el circuito, el inductor se comienza a cargar y comienza a generar una corriente eléctrica en el sentido opuesto. En partículas en este tipo de circuitos, no existen cambios bruscos de corriente.

Un circuito RL, se tiene una resistencia y una bobina en serie, La corriente en ambos elementos es la misma, la tensión en la bobina esta en fase con la corriente que pasa por ella, pero el voltaje en la bobina esta adelantado a la corriente que pasas por ella en 90° (ejemplo de circuito en serie)

Circuitos LC

Es un circuito eléctrico formado por una bobina representada por la letra L y un condensador eléctrico representado por la letra C, los cuales se encuentran conectadas entre si. el circuito actúa como un resonador eléctrico, como una analogía eléctrica un diapasón, basados en el almacenamiento de energía oscilante a la frecuencia de resonancia del circuito

Circuitos RLC

En electrodinámica, un circuito RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina y un capacitor

Existen dos tipos de circuitos RLC, en serie o en paralelo, según la interconexión de los tres tipos de componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describe generalmente por una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se comportan como circuitos de primer orden).

Circuito RL en paralelo

En un circuito RL Paralelo el valor del voltaje es el mismo para la resistencia y para la bobina. (ver imagen)

La corriente que pasa por la resistencia esta en fase con el voltaje aplicado, en cambio en la bobina la corriente se atrasa 90° con respecto al voltaje. su formula es V=VR= VL

Circuito LC en paralelo

Al estar el condensador y la bobina en paralelo, la energía almacenada por el campo eléctrico del condensador (en forma de cargas electrostáticas), es absorbida por la bobina, que la almacena en su campo magnético, pero a continuación es absorbida y almacenada por el condensador; nuevamente en forma de campo eléctrico; para ser nuevamente absorbida por la bobina, y así sucesivamente. Esto crea un vaivén de la corriente (cargas eléctricas) entre el condensador y la bobina

RLC en serie

Se tiene un circuito compuesto por un capacitor C, una inductancia y una resistencia conectadas en serie a un generador de funciones.

RLC en paralelo

En un circuito que presenta los tres elementos conectados en paralelo, la tensión total aplicada el circuito es la misma que la que tenemos en bornes que cada elemento, mientras que la intensidad que circula para cada uno de ellos es distinta y depende de los efectos de la R, de la L y de la C

Ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de expresiones matemáticas que logran unificar los fenómenos eléctricos y magnéticos en uno solo llamado “electromagnetismo”. Estas elegantes y sofisticadas ecuaciones fueron publicadas por el matemático James Clerk Maxwell en 1864.

Basándose en la idea de Faraday, James Clerk Maxwell desarrolla una teoría de campos representada por cuatro ecuaciones diferenciales parciales. Maxwell se refirió a esto como “teoría electromagnética” y fue el primero en incorporar este tipo de lenguaje matemático en una teoría física. Las ecuaciones de Maxwell en su forma diferencial para el vacío (Es decir, en ausencia de materiales dieléctricos y/o polarizables) son las siguientes:

Donde E es el campo eléctrico, B→ es el campo magnético, p es la densidad de carga eléctrica, J→ es un vector asociado a una corriente eléctrica, €0 es la permitividad eléctrica del vacío y la µ0 es la permeabilidad magnética del vacío. Cada una de estas ecuaciones corresponde a una ley del electromagnetismo y tiene un significado.