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Força eletromotiva (EMF) e diferença de potencial (PD)

EMF e PD são medidos em volts, mas não são iguais.É importante entender a diferença entre eles no design de circuitos elétricos e eletrônicos.Isso ajuda a evitar confusão e garante que os termos corretos sejam usados.Este artigo explora esses conceitos básicos, explicando o que os diferencia, como eles são usados ​​e como trabalham juntos em vários componentes elétricos.O artigo não apenas explica a teoria por trás da EMF e PD, mas também mostra como eles se aplicam na vida real, de baterias simples a dispositivos eletrônicos complexos.Conhecer esses princípios é bom para melhorar a tecnologia e tornar os sistemas elétricos mais eficientes e eficazes, controlando com precisão o fluxo de elétrons e os níveis de tensão.

Catálogo

Figura 1: Força eletromotiva (EMF) e diferença de potencial (PD)

Entendendo a Força Eletromotiva (EMF)

Força eletromotiva ou EMF, é uma idéia básica no eletromagnetismo que faz com que os elétrons se movam em um circuito elétrico.O EMF é a energia que uma fonte de energia fornece para cada unidade de carga elétrica, independentemente da corrente que cria.Isso é importante em dispositivos como geradores e baterias, onde a energia é transformada em eletricidade.A EMF é frequentemente pensada como a tensão que uma fonte de energia fornece quando nenhuma corrente está fluindo, mostrando seu papel como ponto de partida do movimento energético, e não como resultado dela.

Em termos cotidianos, a EMF é por que uma bateria pode empurrar a corrente através de um circuito, mesmo contra a resistência, mantendo a eletricidade fluindo.Na física, a EMF é o trabalho necessário para mover uma carga em todo o circuito, considerando resistências externas e internas.

Figura 2: célula eletroquímica

Figura 3: Princípio de trabalho da EMF

Qual é a diferença de potencial (tensão)?

A diferença de potencial, também conhecida como tensão, mede a diferença na energia elétrica entre dois pontos em um circuito, mostrando quanta energia é obtida ou perdida quando uma carga se move entre esses pontos.Essa diferença é o que faz com que a corrente elétrica flua através de peças de circuito, como resistores ou capacitores, transformando -se em calor, luz ou outras formas de energia.

A tensão, também conhecida como diferença de potencial, é importante na teoria e na prática em engenharia elétrica.Representa a energia que move elétrons através de um condutor e parte da lei de Ohm, que conecta tensão, corrente e resistência.A tensão é boa para dispositivos de operação, como transistores em microchips, iluminação de LEDs e gerenciamento de carregamento e descarga de bateria.As altas tensões são úteis na transmissão de energia para minimizar a perda de energia em longas distâncias.

Nos circuitos eletrônicos, os níveis de tensão controlam como os circuitos digitais se comportam, determine quando os dispositivos semicondutores ligam ou desligam e afetam o desempenho e a vida útil dos motores elétricos.

Figura 4: Energia medida em PD

Figura 5: Polaridade de tensão

Força eletromotiva (EMF) e comparação de diferença de potencial (PD)

Para explicar a diferença entre a EMF e a diferença de potencial, pense em uma bateria simples em um circuito.A tensão marcada na bateria, como 1,5 volts, é sua EMF, que é a força máxima que empurra a corrente através do circuito.No entanto, quando a bateria está em uso, sob carga pesada ou em envelhecimento, essa tensão cai devido à resistência interna.

A EMF (força eletromotiva) é a tensão quando a bateria não está alimentando nada, medida sem carga.É a energia interna da bateria.A diferença de potencial é a tensão real que você vê quando a bateria está ligando um circuito.Quando não há carga, a diferença de potencial é igual à EMF.Mas quando uma carga é conectada, a diferença de potencial cai, mesmo que a EMF permaneça a mesma.

Diferença de potencial (PD)	Vs.	Força eletromotiva (EMF)
Acontece Quando a corrente flui através de uma resistência	Definição	O força elétrica gerada por uma célula ou bateria
Pd é o efeito.	Relação	EMF é a causa
Zero Se nenhuma corrente estiver fluindo	Presença de corrente	Existe Mesmo que nenhuma corrente esteja fluindo
Volt	Unidade	Volt
Mudanças baseado no circuito	Constância	Fica o mesmo
V	Símbolo	E
Depende na resistência entre dois pontos	Dependência da resistência	Faz não confiar na resistência
V = Ir	Fórmula	E = I (r + r)
Luz bulbo	Exemplo	Célula, bateria

Figura 6: Diagrama de circuito EMF e PD

Exemplo de problemas

Problema 1: Encontre a corrente que flui através de uma bateria com 2 volts e 0,02 ohms de resistência interna quando seus terminais estiverem conectados diretamente entre si.

Para descobrir isso, usaremos a lei, fórmula do OHM, que relaciona tensão, corrente e resistência.

Primeiro, vamos listar o que sabemos:

• Tensão (V) = 2 volts

• Resistência interna (R) = 0,02 ohms

• Lei de Ohm = V = Ir

Mas queremos encontrar o atual (i), então reorganizamos a fórmula para:

Portanto, se você conectar os terminais, 100 amperes de corrente fluirão através da bateria.

Problema 2: Encontre a corrente que flui através de uma bateria com 10 volts, 5 ohms de resistência interna e 5 ohms de resistência de carga conectada em série.Além disso, calcule a tensão do terminal da bateria.

Novamente, a lei de Ohm será o nosso guia, mas desta vez estamos lidando com duas resistências em série: a resistência interna da bateria e a resistência da carga.

Aqui está o que sabemos:

• EMF (tensão) = 10 volts

• Resistência de carga (rload) = 5 ohms

• Resistência interna (R) = 5 ohms

Para encontrar a corrente, usamos a fórmula:

Então, 1 amp de corrente flui através do circuito.

Para encontrar a tensão do terminal da bateria (que é a tensão que você realmente mede nos terminais), subtraímos a queda de tensão na resistência interna do EMF.

Isso pode ser calculado como:

Portanto, a tensão do terminal é de 5 volts.Isso nos diz que a bateria perde parte de sua tensão original em sua própria resistência interna, deixando você com 5 volts nos terminais.

Conclusão

A discussão sobre força eletromotiva (EMF) e diferença de potencial (PD) abrange idéias básicas importantes na necessidade de eletricidade para projetar e operar circuitos.Ao explicar a diferença entre a EMF, essa é a tensão em uma fonte de energia quando não está conectada a uma carga e PD, que é a tensão quando a fonte está em uso, o artigo nos ajuda a entender melhor como os dispositivos elétricos funcionam em diferentes situações.Os problemas de exemplo incluídos mostram como esses conceitos se aplicam na vida real, deixando claro por que eles importam.Esse entendimento ajuda a criar melhores sistemas elétricos, conectando o que eles aprendem em teoria à engenharia prática.Analisando minuciosamente essas idéias, podemos continuar avançando eletrônicos modernos, tornando nossa tecnologia não apenas mais poderosa, mas também mais confiável e sustentável.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. O que é um exemplo de força eletromotiva?

Um exemplo de força eletromotiva é a tensão gerada por uma bateria.Por exemplo, uma bateria AA típica produz um EMF de cerca de 1,5 volts.Quando a bateria não está conectada a um circuito (ou seja, nenhuma corrente está fluindo), o EMF pode ser medido nos seus terminais.Essa tensão se deve às reações químicas que ocorrem dentro da bateria e criam uma separação de carga e, consequentemente, geram uma tensão.

2. O que é um exemplo de diferença de potencial?

Um exemplo de diferença de potencial é a tensão em uma lâmpada em um circuito.Quando uma bateria de 12 volts é conectada a uma lâmpada projetada para 12 volts, a diferença de potencial nos terminais da lâmpada é de 12 volts enquanto a lâmpada está operando.Essa diferença de potencial faz com que a corrente flua através da lâmpada, iluminando -a.

3. Qual é a unidade de força eletromotiva de uma célula?

A unidade de força eletromotiva é o volt (V), o mesmo que para a diferença de potencial.Ele quantifica o potencial elétrico criado pela célula, independente do fluxo de corrente.

4. Como o EMF é maior que a diferença de potencial?

A EMF pode ser maior que a diferença de potencial em um cenário prático em que uma bateria ou gerador está sob carga.Por exemplo, considere uma bateria com um EMF de 9 volts.Quando conectado a uma corrente de desenho de circuito, a diferença de potencial medida nos terminais da bateria pode cair para, digamos, 8,5 volts devido à resistência interna.Os 9 volts originais são o EMF, a diferença de potencial máximo quando nenhum fluxo de corrente, enquanto o 8,5 volts é a diferença de potencial real sob carga.

5. A diferença de potencial é uma força ou energia?

A diferença de potencial não é uma força nem energia.É uma medição do potencial elétrico entre dois pontos em um circuito.Representa o trabalho necessário por unidade de carga para mover uma carga entre esses dois pontos e é expresso em volts.

6. A EMF e a energia elétrica são iguais?

Não, a EMF e a energia elétrica não são as mesmas.A EMF refere -se ao potencial criado por uma fonte para mover cargas elétricas, expressas em volts.A energia elétrica, por outro lado, refere -se ao trabalho real realizado ou à energia transferida quando as cargas elétricas se movem através de um circuito medido em Joules.

7. A EMF pode ser negativa?

Sim, a EMF pode ser negativa, dependendo da direção da medição e da natureza da fonte.Por exemplo, no caso de geradores elétricos, se a direção da medição for oposta à direção do EMF induzido (conforme a regra direita na física), a EMF medida será negativa.Este EMF negativo indica que a direção da tensão induzida é oposta à direção de referência escolhida.