Força eletromotriz

A força electromotriz E (F.E.M) é uma das principais características de um gerador. Provoca num dos bornes ou terminais do gerador um excesso de electrões em relação ao outro, o que cria uma diferença de potencial entre eles. Também se pode dizer que a F.E.M. é a diferença de potencial aos terminais de um gerador, quando este está em vazio ou seja quando não fornece corrente. Veremos à frente porquê. 
A unidade de F.E.M. é o Volt, pois trata-se de uma diferença de potencial (d.d.p.) entre dois pontos. 
A F.E.M. mede-se com um voltímetro ligado aos terminais do gerador, quando este está em vazio, sem alimentar qualquer carga ou seja quando não fornece corrente ao exterior. Mas vamos aprofundar mais um pouco: 

A energia eléctrica é produzida por geradores, que são unidades capazes de transformar outras formas de energia em energia eléctrica. Por exemplo, os alternadores e os dínamos são máquinas geradoras que transformam a energia mecânica em eléctrica. As pilhas e os acumuladores são geradores que transformam energia química em eléctrica; etc.

Por outro lado, a utilização de energia é feita por receptores, como por exemplo, os motores que transformam a energia eléctrica em energia mecânica; os acumuladores que transformam a energia eléctrica em energia química; as resistências que transformam a energia eléctrica em energia calorífica; as lâmpadas que transformam a energia eléctrica em energia calorífica e luminosa; etc.

A energia eléctrica pode também ser produzida a partir de outras fontes de energia, tais como a energia nuclear, energia eólica, energia solar, energia das marés etc.

As transformações de energia referidas, podem ser agrupadas em dois conjuntos. O grupo das transformações reversíveis, isto é, passa-se da energia A para a energia B e posteriormente da energia B para a energia A (ver o caso do alternador e do motor). E o grupo das transformações irreversíveis em que se passa da energia A para energia calorífica (como se sabe, o calor que se liberta para a atmosfera é uma forma de energia irrecuperável depois de produzida).

Nas situações a que se podem associar as transformações reversíveis de energia, é possível definir duas novas grandezas. No caso dos geradores define-se a força electromotriz (f.e.m.) e no caso dos receptores define-se a força contra-electromotriz (f.c.e.m.), como veremos de seguida.

Força electromotriz (f.e.m.)

Como se viu anteriormente, a energia eléctrica pode ser originada por diversos processos (conversão de energia mecânica, química, etc.). De qualquer modo, o resultado final desse fenómeno é sempre o aparecimento de uma força electromotriz (E) que caracteriza a fonte de energia eléctrica e que garante uma determinada diferença de potencial entre os terminais dessa fonte. Assim, a f.e.m. de um gerador (E) pode definir-se como sendo a energia transformada de não eléctrica em eléctrica, por unidade de carga E=W/Q. No Sistema Internacional, a unidade de f.e.m. é o volt (V). Da equação anterior vem que W = E*Q = E*I*t . Esta é a energia eléctrica produzida pelo gerador, no tempo t. A correspondente potência eléctrica produzida pelo gerador será P produzida pelo gerador = E*I.

Esquematicamente, um gerador pode ser representado do seguinte modo, em que R0 representa a resistência interna do gerador:

Fig. 1

A tensão (VAB) fornecida pelo gerador para o exterior é menor do que a f.e.m. (E) produzida, devido à queda de tensão no interior do próprio gerador ( R0*I ).

Em termos de potências, pode escrever-se que E*I = VAB*I + R0*I^2 que por outras palavras significa que a potência produzida no gerador (E*I) é igual a potência fornecida (VAB*I) mais a potência de perdas no gerador por efeito da sua resistência interna (R0*I^2 )

Onde:

• P produzida pelo gerador = E*I
• P fornecida pelo gerador para o exterior = VAB*I
• P perdas no gerador = R0*I^2