Forza Elettromotrice: Un’Introduzione
La forza elettromotrice (FEM), simboleggiata come “E” o “ε”, è l’energia per unità di carica fornita da una fonte, come una batteria o un generatore, per guidare una corrente attraverso un circuito. Misurata in volt (V), la FEM è la sorgente di energia che impulsa il flusso di corrente in un circuito. Quando un circuito è chiuso, la FEM causa il flusso di corrente dal terminale positivo della fonte, attraverso il circuito, fino al terminale negativo della fonte.
È importante distinguere la FEM dalla tensione misurata attraverso il circuito. Parte dell’energia fornita dalla fonte si perde nel flusso di corrente a causa della resistenza degli elementi del circuito, come fili, resistori e altri componenti. La tensione misurata attraverso il circuito è nota come differenza di potenziale (DP) ed è anch’essa misurata in volt. La DP rappresenta la differenza nel potenziale elettrico tra due punti nel circuito e l’energia per unità di carica persa nel flusso di corrente.
Metodi di Produzione della FEM
Ci sono vari metodi per produrre la FEM:
- Reazione chimica: Comune nelle batterie, dove le reazioni chimiche generano una differenza di potenziale tra due elettrodi, impulsando il flusso di corrente.
- Induzione elettromagnetica: Basata sulla legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica, dove un campo magnetico variabile induce un campo elettrico, producendo la FEM. Questo principio è alla base di generatori e trasformatori.
- Effetto termoelettrico: Basato sull’effetto Seebeck, si verifica quando due metalli diversi sono uniti a diverse temperature, generando una FEM che può guidare una corrente.
- Effetto fotoelettrico: Alcuni materiali emettono elettroni quando esposti alla luce, utilizzato nelle celle solari dove i fotoni solari eccitano gli elettroni, generando una FEM.
- Effetto piezoelettrico: Alcuni materiali generano una FEM quando sottoposti a stress meccanico, come pressione o vibrazione, utilizzato in sensori e attuatori.
Ogni metodo ha caratteristiche e applicazioni uniche, utilizzate in vari dispositivi e sistemi.
FEM e Differenza di Potenziale
La FEM e la DP sono concetti correlati ma distinti nell’elettricità. Entrambi misurati in volt, rappresentano aspetti diversi di un circuito. La FEM è l’energia massima per unità di carica che una fonte può fornire, eguagliando il lavoro svolto dalla fonte nel muovere una carica da un terminale all’altro. Spesso riferita come “tensione” della fonte.
D’altra parte, la DP è la tensione misurata attraverso un elemento del circuito, come un resistore o un filo, rappresentando la differenza nel potenziale elettrico tra due punti nel circuito e il lavoro svolto per unità di carica nel muovere una carica da un punto all’altro. Chiamata anche caduta di tensione.
In sintesi, mentre la FEM è la tensione massima che una fonte può fornire, la DP è la tensione effettivamente presente nel circuito a causa della resistenza degli elementi del circuito. Con il flusso di corrente attraverso il circuito, parte dell’energia fornita dalla fonte si perde, risultando in una tensione inferiore attraverso gli elementi del circuito.
