Fórmula de la Fuerza Electromotriz (FEM)

Fórmula de la FEM

La fuerza electromotriz, es decir, la FEM, es un concepto desconocido para la mayoría de los estudiantes. Pero está estrechamente relacionado con el concepto más familiar de tensión. Entender la diferencia entre ambos y lo que significa la FEM nos da las herramientas necesarias para resolver muchos problemas tanto en física como en electrónica. También introducirá el concepto de resistencia interna de una batería. La FEM nos habla del voltaje de la pila sin que la resistencia interna reduzca su valor. En este tema se explicará la fórmula de la FEM con ejemplos. ¡Aprendámosla!

¿Qué es la fuerza electromotriz (FEM)?

La fuerza electromotriz se define como la diferencia de potencial entre los terminales de la batería cuando no circula corriente por ella. Puede parecer que esto no tiene importancia, pero toda batería tiene una resistencia interna. Es similar a la resistencia ordinaria que reduce la corriente en un circuito, pero existe dentro de la propia batería.

Cuando no fluye corriente por la pila, esta resistencia interna no cambiará nada porque no hay corriente para que la reduzca. De este modo, la FEM puede considerarse como la máxima diferencia de potencial entre los terminales en una situación idealizada.

La FEM o fuerza electromotriz es la energía suministrada por una batería o una célula por cada culombio (Q) de carga que la atraviesa. La magnitud de la FEM es igual a V (diferencia de potencial) a través de los terminales de la célula cuando no hay corriente que fluya a través del circuito.

Fórmula de la fuerza electromotriz (FEM) DIBUJO

¿Diferencia entre fuerza electromotriz (FEM) y diferencia de potencial?

La cantidad de energía transformada en energía eléctrica por cada culombio de carga se denomina FEM. Por otro lado, la diferencia de potencial es la cantidad de energía eléctrica que se transforma en otras formas de energía por cada culombio de carga. La celda, la célula solar, la batería, el generador, el termopar, la dinamo, etc. son ejemplos de fuentes de emf.

La fórmula para calcular el EMF

Hay dos ecuaciones principales utilizadas para calcular el CEM. La definición fundamental es el número de julios de energía que recoge cada culombio de carga al pasar por la célula.

ε=E/Q

  • ε – fuerza electromotriz
  • E – la energía en el circuito
  • Q – la carga del circuito

Si conocemos la energía resultante y la cantidad de carga que pasa por la célula. Es la forma más sencilla de calcular la FEM.

En cambio, podemos utilizar la definición más parecida a la ley de Ohm, es decir, V = IR. Entonces la fórmula es

ε=I(R+r)

  • I – Corriente
  • ε – La fuerza electromotriz de la célula.
  • R – Resistencia en el circuito.
  • r – Resistencia interna de la célula.
  • V – Tensión

Ahora, ampliando esto

ε=IR+Ir
ε=V+Ir

Esto demuestra que podemos calcular la FEM si conocemos la tensión en los terminales, la corriente que circula y la resistencia interna de la célula.

Ejemplos resueltos de la fuerza electromotriz

Ejemplo – Consideremos que tenemos un circuito con una diferencia de potencial de 3,2 V, con una corriente de 0,6 A. La resistencia interna de la pila a 0,5 ohmios. Utilizar la Fórmula EMF.

Solución:

Dada,

  • V = 3,2 V
  • I = 0,6 A
  • r = 0,5 ohmios

Utilizando la fórmula ε=V+Ir

ε=3.2+0.6×0.5
= 3,2 V + 0,3 V

= 3.5 V

Por tanto, la FEM del circuito es de 3,5 V.