Força eletromotriz

Em física, é chamada de força eletromotriz (f.e.m.) a propriedade que qualquer dispositivo, especialmente geradores, tem de produzir corrente elétrica em um circuito. Trata-se de uma grandeza escalar cuja unidade é o volt, designando a tensão existente nos terminais de uma bateria ou gerador elétrico, antes da ligação de qualquer carga. Desse modo, conhecendo a f.e.m. de um gerador podemos calcular a energia que ele fornece ao circuito durante certo tempo.

A descoberta de tal propriedade pode ser traçada até o físico italiano Alexandre Volta, que no ano de 1796 construiu o "gerador elétrico", capaz de produzir cargas elétricas contínuas em um considerável intervalo de tempo. Essa construção levou os físicos a formularem um novo conceito para uma nova grandeza física, a qual ficou conhecida pelo nome de "força eletromotriz". Tal nome, apesar de inadequado, é mantido até hoje por tradição, pois à época os conhecimentos sobre a distinção entre força e energia ainda não eram aprofundados. O que se sabia sobre eletricidade e geradores químicos ainda era insuficiente para que se criasse um nome mais apropriado.

Em geral a força eletromotriz é representada pelas iniciais f.e.m. ou pela letra E (ou e). Sendo W a energia que o gerador fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante-o mesmo tempo, temos, por definição:

E = W / Q

Sendo "E" a constante, a energia "W" fornecida pelo gerador é proporcional à carga "Q" que ele fornece durante o mesmo tempo.

Quando utilizamos uma pilha num circuito como o da lanterna, a energia química da pilha é transformada em energia elétrica. Durante o processo, a pilha fica aquecida, o que significa que nem toda sua energia química foi transformada em elétrica, pois houve dissipação por efeito Joule. O mesmo acontece com os outros tipos de geradores, inclusive os utilizados em usinas. A potência não-elétrica (isto é, mecânica, química, radiante ou luminosa etc.) que o gerador recebe para ser colocado em funcionamento (potência recebida: Pr) é transformada em potência elétrica, que então é cedida ao circuito (potência elétrica cedida:(Pc). No entanto, a potência elétrica cedida Pc tem um valor menor que o da potência recebida Pr, porque uma parte da Pr é transformada em potência dissipada (Pd). Tal dissipação ocorre em resistores, sendo possível concluir a partir daí que o gerador também funciona como um resistor de resistência interna r.

Pode-se comparar a diferença de potencial elétrico de modo análogo à diferença de potencial gravitacional. Assim, quanto maior for a f.e.m., maior será a transformação de energia potencial em trabalho, de acordo com a quantidade de carga em questão. Comparando, quanto maior for a altura de lançamento de um corpo, partindo do repouso, maior será a transformação de sua energia potencial gravitacional em trabalho, também de acordo com a massa do corpo sob a qual a gravidade atua.