Fuerza Electromotriz

1. FUERZA ELECTROMOTRIZ, CIRCUITOS DE
CORRIENTE ALTERNA, ECUACIONES DE
MAXWELL
Participante:
Juan Carlos González
C.I 16483052
Física II
Enero, 2015

2. FUERZA ELECTROMOTRIZ:
En un circuito eléctrico debe haber en algún punto de la espira un dispositivo que
actúe como la bomba hidráulica de la fuente. En este dispositivo una carga viaja “hacia
arriba”, del lugar donde hay menos energía potencial hacia donde hay más, aun
cuando la fuerza electrostática trate de llevarla de la mayor energía potencial a la
menor. La dirección de la corriente en ese dispositivo es del potencial más bajo al más
alto, exactamente lo opuesto de lo que ocurre en un conductor ordinario. La influencia
que hace que la corriente fluya del potencial menor al mayor se llama fuerza
electromotriz (se abrevia fem).
Éste es un término inadecuado porque la fem no es una fuerza, sino una cantidad de
energía por unidad de carga, como el potencial. La unidad del SI de la fem es la misma
que la del potencial. Una batería de linterna común tiene una fem de 1.5 V; esto
significa que la batería hace un trabajo de 1.5 J por cada coulomb de carga que pasa a
través de ella. Para denotar la fem se usará el símbolo (la letra E manuscrita).
Diagrama de una fuente ideal de
fem en un circuito completo. La fuerza
del campo eléctrico y la
fuerza no electrostática se ilustran
para una carga q positiva. La dirección
de la corriente es de a a b en el circuito
externo y de b a a en el interior de la fuente.
Fuente ideal de fuerza electromotriz:
𝜀 = 𝑉𝑎𝑏 = 𝐼𝑅
Cuando una carga positiva 𝑞 fluye alrededor del circuito, el aumento de potencial 𝜀 a
medida que pasa a través de la fuente ideal es numéricamente igual a la caída de

3. potencial 𝑉𝑎𝑏 = 𝐼𝑅 conforme pasa por el resto del circuito. Una vez que se conocen 𝜀 y
𝑅, esta relación determina la corriente en el circuito.
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA:
Cuando a Los extremos de una resistencia óhmica se aplica una tensión
alterna, V = VM sen  t, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a
partir de la ley de Ohm:
tsenItsen
R
V
i m
m
  (1)
Resultando que la intensidad también varía
sinusoidalmente con el tiempo, con la misma frecuencia
que la tensión aplicada, y que su valor máximo vale
R
V
I m
m  (2)
Por tanto, cuando un circuito sólo contiene resistencia óhmica, la intensidad de
la corriente no presenta diferencia de fase respecto a la tensión aplicada que la origina
(fig. 1).
En general, en los circuitos de corriente alterna se suelen utilizar otros
elementos además de las resistencias óhmicas. Supongamos que existan, conectadas
en serie con una resistencia R, una bobina L y un condensador C. Al aplicar una
tensión alterna a los extremos de dicho circuito en serie, se establece, una vez
desaparecidos los efectos transitorios de corta duración, una corriente estacionaria
que viene expresada por
)(   tsenIi m (3)
En la que se pone claramente de manifiesto que la frecuencia f = /2 de la intensidad
es la misma que la correspondiente a la tensión, pero que la intensidad está desfasada
en un ángulo  (ángulo de desfase o desfase) respecto a la tensión.
Fig.1
V,I
V
I

4. ECUACIONES DE MAXWELL:
Ecuaciones de Maxwell – Resumen los principales resultados de los experimentales
del electromagnetismo, las formularemos para el vacío (suponiendo que no existen
materiales dieléctricos ni magnéticos).
1. Ley de Gauss para la electricidad: ∮ 𝑬̅
𝑺
𝒅𝑨̅ =
𝒒 𝒆𝒏𝒄𝒆𝒓𝒓𝒂𝒅𝒂
𝜺 𝟎
2. Ley de Gauss para el magnetismo: ∮ 𝑩̅
𝑺
𝒅𝑨̅ = 𝟎 (no existen monopolos
magnéticos)
3. Ley de Faraday: ∮ 𝑬̅
𝑺
𝒅𝒍̅ = −
𝒅𝚽 𝑩
𝒅𝒕
= −
𝒅
𝒅𝒕
∮ 𝑩̅
𝑺
𝒅𝑨̅
4. 4. Ley de Ampére modificada:
∮ 𝑩̅
𝑺
𝒅𝒍̅ = 𝝁 𝟎( 𝒊 + 𝒊 𝑫) = 𝝁 𝟎 𝒊 + 𝝁 𝟎 𝜺 𝟎
𝒅𝝓 𝑬
𝒅𝒕
= 𝝁 𝟎 𝒊 + 𝝁 𝟎 𝜺 𝟎
𝒅
𝒅𝒕
∮ 𝑬̅
𝑺
𝒅𝑨̅