La diferencia de potencial entre los terminales de la batería cuando no fluye corriente a través de ella se llama fuerza electromotriz. Es la cantidad de energía proporcionada por una batería o celda por culombio (Q) de carga que pasa a través de ella. Es la cantidad de energía convertida en energía eléctrica por culombio de carga. La diferencia de potencial, por otro lado, es la cantidad de energía eléctrica que se convierte en otros tipos de energía por culombio de carga. Cuando no fluye corriente a través del circuito, la cantidad de EMF es igual a V (diferencia de potencial) entre los terminales de la celda.
Fórmula
La fuerza electromotriz se denota con el símbolo ε. Su unidad de medida es la misma que la de la diferencia de potencial, es decir, Voltios (V). Su fórmula dimensional está dada por [M 1 L 2 T -3 I -1 ]. Su fórmula es igual a la relación entre la energía del circuito y el valor de la carga. También se conoce como el voltaje terminal del circuito.
ε = E/Q
dónde,
ε es la fuerza electromotriz o EMF,
E es la energía del circuito,
Q es el valor de la carga.
En términos de diferencia de potencial, corriente y resistencia, la fórmula está dada por,
ε = IR + Ir
o
ε = V + Ir
dónde,
I es la corriente que pasa por el circuito,
R es la resistencia de carga de la celda,
r es la resistencia interna de la celda,
V es la diferencia de potencial a través de la celda.
Problemas de muestra
Problema 1. Calcular la fuerza electromotriz de un circuito con energía y carga de 1200 J y 20 C respectivamente.
Solución:
Tenemos,
E = 1200
Q = 20
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = E/Q
= 1200/20
= 60 V
Problema 2. Calcular la carga de un circuito con energía y tensión en terminales de 300 J y 10 V respectivamente.
Solución:
Tenemos,
E = 1200
ε = 10
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = E/Q
=> Q = E/ε
=> Q = 300/10
=> Q = 30C
Problema 3. Calcular la energía de un circuito con carga y tensión en terminales de 25 C y 15 V respectivamente.
Solución:
Tenemos,
Q = 25
ε = 15
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = E/Q
=> E = εQ
=> Mi = 15 (25)
=> E = 375J
Problema 4. Calcular la fuerza electromotriz de un circuito con una diferencia de potencial de 3 V, con una corriente de 0,5 A. La resistencia interna de la batería es de 1 ohm.
Solución:
Tenemos,
V = 3
= 0,5
r = 1
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = V + Ir
= 3 + 0,5 (1)
= 3 + 0,5
= 3,5 V
Problema 5. Calcule la diferencia de potencial de un circuito con un voltaje terminal de 4 V, con una corriente de 2 A. La resistencia interna de la batería es de 0,2 ohmios.
Solución:
Tenemos,
ε = 4
yo = 2
r = 0,2
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = V + Ir
=> V = ε – Ir
=> V = 4 – 2 (0,2)
=> V = 4 – 0,4
=> V = 3,6 V
Problema 6. Calcular la fuerza electromotriz de un circuito con una corriente de 1,5 A y una resistencia de carga de 2 ohm. La resistencia interna de la batería es de 1 ohm.
Solución:
Tenemos,
Yo = 1,5
R = 2
r = 1
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = IR + Ir
= 1,5 (2) + 1,5 (1)
= 3 + 1,5
= 4,5 V
Problema 7. Calcule la resistencia de carga de un circuito con un voltaje terminal de 7 V y una corriente de 3 A. La resistencia interna de la batería es de 2 ohmios.
Solución:
Tenemos,
yo = 3
ε = 7
r = 2
Usando la fórmula que obtenemos,
ε = IR + Ir
=> IR = ε – Ir
=> 3R = 7 – 3 (2)
=> 3R = 7 – 6
=> R = 1/3
=> R = 0,33 ohmios