Secundaria Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

[nature]

En estos dias cree un hilo sobre baterias electricas, tratando de entender la situación llegue a darme cuenta de una laguna (o mas bien océano) mental que tengo, no lograba enteder quel asunto porque en realidad ignoro la ¿cual es la diferencia fundamental que existe entre Fuerza Electro-Motriz y Diferencia de Potencial? ambas se miden en volts. Tengo ya alguna idea básica por lo que he podido leer pero prefiero no compartirla, seguir leyendo y esperar que algun altruista del foro publique .

[Cat_in_a_box]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

Hola nature,

La verdad es que el nombre de fuerza electromotriz es algo desafortunado, ya que no tiene nada que ver con ninguna fuerza. La fuerza electromotriz es pues la diferencia de potencial que se establece entre los polos de un generador, por ejemplo una pila, y equivale a la cantidad de energía que el generador es capaz de transferir a la unidad de carga que se mueve por el circuito. Ahora bien, a pesar de que se midan en lo mismo, la diferencia de potencial real que produce un generador es igual a la diferencia entre su fuerza electromotriz y la llamada caída de potencial u óhmica del generador, que se debe a la resistencia interna. De modo que la relación entre la FEM y la DDP es:

$$V_{ab}=\varepsilon - Ir$$

Donde $r$ es la resistencia interna. Como ves, son dos cosas diferentes, y tal vez te hayas líado un poco si estás viendo algo de inducción electromagnética, ya que en tal caso, el geneador (en vez de ser una pila) es un flujo magnético variable, de modo que no existe resistencia interna, por lo que en ese caso se habla normalmente de fuerza electromotriz y diferencia de potencial (inducida) indistintamente.

Saludos,

[arivasm]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

En mi opinión hay dos diferencias esenciales. Debo decir que de algún modo están implícitas en la respuesta de cat-in-a-box, pero voy a destacarlas.

La primera es que la fem sólo se aplica a generadores de corriente, es decir, no es correcto decir, por ejemplo que en una resistencia hay una fem de tantos V. La segunda es que son conceptos opuestos: mientras que la ddp es lo que cae el potencial al atravesar un elemento (generador o no), la fem es lo que aumenta el potencial al atravesar un generador ideal (sin resistencia interna, por supuesto).

Por matizar algo en la respuesta de cat, cuando indica que $V_{ab} = \epsilon - Ir$, entiendo que a está tomado a la salida del generador y b a la entrada.

[polonio]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

Si lees las definiciones verás qué diferentes son:

- La f.e.m. es el trabajo por unidad de carga que hace un generador mediante fuerzas no eléctricas para separar cargas.

- La diferencia de potencial es el trabajo por unidad de carga que hace la fuerza electrostática para llevar una carga de un punto a otro, esto es, la circulación del campo electrostático de un punto a otro. ¡Ojo!, la d.d.p. sólo tiene sentido en electrostática: si tenemos campos no estáticos (que varían con el tiempo) hablamos de caída de tensión, no de d.d.p. (como cuando tenemos, por ejemplo, corrientes alternas).

Por ser trabajos por unidad de carga tienen las mismas dimensiones (se medirán en las mismas unidades), pero los trabajos son de naturaleza muy distinta, repito: la d.d.p. es de naturaleza exclusivamente electrostática (en cualquier sistema) y la f.e.m. es de naturaleza precisamente no eléctrica (y realizada por un generador) que puede ser química (baterías), magnética (dinamo), mecánica (generador Van der Graff).

Por último observa que dentro de un generador el campo eléctrico va en sentido opuesto a la corriente que produce el generador, mientras que fuera de él (en el conductor del circuito) la corriente y el campo eléctrico van en el mismo sentido.

[nature]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

Gracias a los todos, caray! antes de la explicación de la mascota de Schrodinger me parecia hasta ilógica la ecuación que menciona, respecto a lo que dice arrivasm tambien entiendo que $V_{ab}$ ha de ser $V_{a}-V_{b}$ y a debe ser la terminal de mayo potencial no?, y de lo que dice polonio:

¡Ojo!, la d.d.p. sólo tiene sentido en electrostática: si tenemos campos no estáticos (que varían con el tiempo) hablamos de caída de tensión, no de d.d.p. (como cuando tenemos, por ejemplo, corrientes alternas).

Lo que entiendo es que por ejemplo en circuitos DC (regimen estacionario) podemos establecer un potencial de referencia, medir el potencial en otro punto y hallar la diferencia, pero en AC (por ejemplo) el potencial en un punto puede variar debido a la autoinduccion y las fem's producidas cierto? Espero no tener que abrir otro hilo con "la diferencia entre ddp y caida de tension" .

[polonio]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

Cierto.

La cosa (siendo más formal) es que la diferencia de potencial es válida en electrostática porque al ser el campo electrostático conservativo (su rotacional es nulo: $\dst \vec{\nabla}\times\vec{E}=\vec{0}$) deriva únicamente de un potencial escalar ($\dst \vec{E}=-\vec{\nabla}}V$) y podemos hacer su circulación:

$$\dst V_{AB}=V(A)-V(B)=\int _{V(B)} ^{V(A)}=-\int _B ^A \vec{E}\cdot \dd\vec{r}$$

Sin embargo, para campos no estáticos el rotacional no es nulo ($\dst \vec{\nabla}\times\vec{E}=-\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}$) y no es válido que el campo derive únicamente de un potencial escalar, habría que sumarle la aportación del potencial vector ($\dst \vec{E}=-\vec{\nabla}}V-\frac{\partial \vec{A}}{\partial t}$, donde $\dst \vec{B}=\vec{\nabla}\times\vec{A}$). De aquí vienen los términos de autoinducción, etc. que tú, tan acertadamente, nombras en el circuito de alterna.

[nature]

Re: Diferencia Fundamental entre FEM y DDP

Gracias polonio, creo que ahora si quedó muy claro, ojalá sirva a otros como a mi porque se que esta confusion es común.