Forza elettromotrice

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La forza elettromotrice, comunemente abbreviata in f.e.m., è la causa della differenza di potenziale fra due punti di un circuito aperto o del flusso di corrente elettrica all'interno di un circuito elettrico.

La definizione — risalente ad Alessandro Volta — è piuttosto antiquata, come è prova l'uso della parola forza con significato differente da quello oggi generalmente accettato di forza in senso meccanico; essa tuttavia trova ancora applicazione, ad esempio, per esprimere la massima differenza di potenziale che un generatore di tensione produce fra i suoi poli o la differenza di potenziale fra gli elettrodi di una cella elettrochimica.

[modifica] f.e.m. di un generatore

All'interno di un generatore elettrico si verificano processi che trasportano le cariche positive verso il polo positivo e le cariche negative verso quello negativo. Questi processi si oppongono alla repulsione fra cariche elettriche dello stesso segno. Essi possono essere di natura elettrochimica, elettromagnetica, termoelettrica, fotoelettrica, piezoelettrica, ecc.

Il lavoro L necessario al trasporto delle cariche verso i rispettivi poli è direttamente proporzionale alla quantità di carica q; la forza elettromotrice E è definita come quantità di lavoro compiuto per unità di carica, secondo la formula:

$E = \frac{\mathrm{d}L}{\mathrm{d} q}\,\!$ .

L'unità di misura SI della forza elettromotrice è il volt, la stessa che si impiega per misurare il potenziale e la tensione; l'unità di misura CGS è lo statvolt. Nelle formule, la forza elettromotrice viene indicata talora con le lettere e, E o V.

In un circuito chiuso, la differenza di potenziale ΔV misurata ai poli di un generatore reale risulta sempre leggermente inferiore alla forza elettromotrice del generatore per effetto della resistenza interna r_i dello stesso:

$\Delta V = E - i r_i\,\!$ .

[modifica] f.e.m. indotta

La forza elettromotrice indotta in un circuito chiuso è uguale alla variazione del flusso magnetico Φ che lo attraversa in una unità di tempo, come stabilisce la legge di Faraday:

$E_{ind} = - \frac {\mathrm{d} \Phi}{\mathrm{d}t}$ .