Che cos'è la forza elettromotrice?
La forza elettromotrice (EMF) è la differenza di tensione tra i terminali di una batteria, un generatore, una termocoppia o un altro dispositivo elettrico. È in genere definito come energia potenziale elettrica, che consente alla corrente di passare da un'estremità di un circuito a un'altra. Le differenze di carica vengono di solito create quando particelle chiamate elettroni si raccolgono in un terminale e ce ne sono meno all'altra estremità. Ampere, tensione e resistenza interna sono calcolati matematicamente per determinare la forza elettromotrice, che generalmente è inferiore alla tensione totale del sistema.
Le cellule voltaiche hanno spesso forze elettromotive distinte. Questi sono generalmente innescati da reazioni chimiche in cui la superficie di un elettrodo e una sostanza elettrolitica si incontrano. La forza elettromotrice indotta viene comunemente utilizzata negli impianti di generazione di energia ed è spesso realizzata utilizzando una bobina o un conduttore. Anche i campi magnetici e la forma del circuito elettrico influiscono sull'induzione, che può essere statica, se il campo magnetico non cambia, o dinamica se il campo attorno a un conduttore cambia.
Le celle elettriche fatte di nichel-cadmio, nichel-metallo idruro, piombo-acido e ioni di litio possono produrre una forza elettromotrice. Il concetto è stato nominato da Alessandro Volta, l'inventore della batteria. Mentre si riferiva per la prima volta alla forza necessaria per separare diverse cariche, la forza elettromotrice fu rivista per caratterizzare la forza di un campo elettrico negli anni 1860. Generalmente viene generato dalle batterie, in base al posizionamento di parti metalliche caricate in modo opposto all'interno dei dispositivi.
Una termocoppia ha generalmente componenti metallici a forma di V che producono un EMF quando riscaldati. Scaldabagni e caminetti spesso funzionano in questo modo, mentre i generatori ne fanno uso avvolgendo un filo attorno a un magnete. Le forze chimiche e magnetiche possono avere un effetto, nonché influenze meccaniche e gravitazionali. L'induzione per mezzo di rotori in una centrale elettrica influisce sulla forza elettromotrice, mentre gli elementi di riscaldamento e raffreddamento di un dispositivo termoelettrico creano una differenza di temperatura che influisce anche sull'EMF.
La forza elettromotrice di una fonte di energia è spesso determinata dalla forza di misure esterne, basate sulla loro unità di carica. In definitiva può essere definito da come questo ottiene una carica elettrica attorno al circuito completo, basato sull'uso di una fonte. Nel 21 ° secolo, la tecnologia come i nanomagneti viene combinata con la forza elettromotrice nella ricerca. Ciò potrebbe portare a sensori magnetici altamente sensibili, nonché a nuove varietà di batterie basate sulla tecnologia magnetica e quantistica.