Este documento resume los conceptos de fuerza electromotriz (fem) y sus diferentes tipos y fuentes. Explica que la fem es la energía que provee corriente eléctrica y se mide en voltios. Describe tres tipos principales de fem: directa, alterna y variable no alterna. También presenta ejemplos comunes de fuentes de fem como pilas, maquinas electromagnéticas, celdas solares, termopares y el efecto piezoeléctrico.

1. Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de Ingeniería
FUENTES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ
REPORTE ESCRITO
Materia:
Electricidad y Magnetismo
Profesor:
Soto Tapiz Mónica Isabel
Equipo #1:
Barraza Fabian Marelli De la Rosa Rebeca
Castro Delgado Jazmín Alvarado Armando
Grupo:
635
15 de abril de 2012

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Introducción
En el presente trabajo se desarrollará una explicación y ejemplificación de lo que
el término fem significa. Mostraremos tanto definiciones, ejemplos y el funcionamiento
de estos y de como se ven involucrados en nuestra vida cotidiana.
Marco Teórico
Fuerza electromotriz
En términos coloquiales la fem es aquella energía que proviene de cualquier
fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Esto se da por la
diferencia de potencial entre dos puntos o polos (negativo y positivo) lo que hace
posible el bombeo de las cargas a través del circuito cerrado. La fem es medida en
voltios.
Fuentes de fuerza electromotriz
La fuente de fuerza electromotriz proviene de los dispositivos que son diseñados
para poner una carga eléctrica en movimiento. Es decir, ejercen una carga eléctrica a
un sistema y la mantienen en constante movimiento. Sin embargo, la magnitud de la
fem no se mide por medio de la fuerza eléctrica que ejercen sobre sí, sino por la
energía que los aparatos utilizan para mover dicha carga.
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Tipos de fem
Los tipos de fem se dan dependiendo del tipo de corriente eléctrica que pueden
producir. Estos tipos son:
a) FEM directa: Este tipo es aquella en la que la carga de electrones fluye en el
mismo sentido dentro del circuito eléctrico cerrado, moviéndose de un polo
negativo hacia el polo positivo y la corriente que producen es de valor constante
dentro de un intervalo relativamente grande.También se le conoce como
corriente directa o corriente continua y ocurre cuando la diferencia de potencial
es constante en las terminales del dispositivo, dicha corriente es igual en
magnitud y dirección y fluyen siempre en el mismo sentido dentro el circuito
eléctrico cerrado. Algunos ejemplos de este tipo son las pilas, acumuladores,
baterías solares.
Una manera más didáctica de comprender el comportamiento de las
cargas es como en una tubería en una instalación hidráulica. La bomba
hidráulica lo que hará es poner en movimiento el líquido contenido dentro de la
tubería, sin esta tensión no habrá movimiento de agua y es lo mismo que ocurre
cuando un sistema eléctrico se pone en corriente directa, sin la fem, los
electrones no se moverán y no habrá flujo de corriente eléctrica.
Algunos ejemplos de este tipo son las pilas, acumuladores, baterías
solares.
b) FEM alterna: En este caso la corriente que producen es variable en el tiempo,
tanto en dirección como en magnitud. En este ejemplo los electrones varían su
flujo de un sentido a otro. Esto se logra por el cambio en la polaridad del voltaje
del generador o de la fuente. La corriente alterna tiene el beneficio de que se
puede transmitir a largas distancias por medio de elevaciones de voltaje lo cual
reduce perdida de calor. Ejemplos claros de este funcionamiento son los
generadores eléctricos de los carros, plantas generadores de electricidad
doméstica.
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La diferencia que hay entre la alterna y la directa es que la primera es
mas fácil de transformar, por lo explicado anteriormente
c) FEM variable no alterna: La corriente que se produce en todo tiempo es
variable, producen una descarga eléctrica corta y de baja intensidad. Un ejemplo
de ésta es el encendedor piezoeléctrico de la estufa, el cual genera una chispa
que provoca el fuego.
Ejemplos de FEM
Ahora describiremos los ejemplos más comunes de los tipos de fem.
- Pilas y Baterías:Este tipo de fuente de fem genera energía eléctrica por medios
químicos. Entre las más utilizadas están las de
carbón-zinc y alcalinas, las cuales pierden
propiedades eléctricas cuando pierden sus
componentes por uso. Sin embargo algunas se
pueden recargar. La fem de una batería es el voltaje
máximo posible que puede aplicar en sus terminales.
Se puede entender a este concepto como una bomba para las cargas, ya que
cuando hay una diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito, la fuente
de fuerza electromotriz desplaza las cargas del potencial mas bajo al más alto.
Hay ciertos tipos de pilas que no son recargables y sus beneficios van
variando una a una. Tal como las pilas de cloruro de zinc que tienen un
promedio de vida mas larga debido a su alta densidad de energía. Lo malo en
ellas es que son muy contaminantes por los químicos de las cuales están
hechas.
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- Maquinas Electromagnéticas: Como su nombre lo dice, hacen uso de medios
magnéticos para generar energía eléctrica. Este dispositivo transforma energía
cinética en otro tipo de energía, en la cual se ve almacenada en un campo
magnético. Cuentan con dos circuitos
eléctricos y uno magnético. Donde uno
de los dos circuitos eléctricos produce
ampervueltas necesarias para crear un
flujo constante en el conjunto de la
maquina. Tres tipos de maquinas
electromagnéticas son los generadores,
motores y transformadores.
Los generadores eléctricos son
capaces de mantener un diferencial de potencial entre sus dos puntos de
entrada o terminales, usando la transformación de la energía mecánica en
eléctrica. Generan una corriente alterna, pero esta también puede ser rectifica a
corriente continua.
Mientras tanto, los motores transforman la energía eléctrica en energía
mecánica pro medio de campos magnéticos variables. Estos se usan mucho en
instalaciones industriales, comerciales, y particulares. Otro ejemplo general de
este fem es el de los vehículos híbridos, donde se aprovechan las ventajas de
ambos.
Por último tenemos a los transformadores que lo que hacen es aumentar
o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo
su potencia. Este dispositivo eléctrico puede convertir la energía eléctrica en
alterna de alta tensión a alterna de baja tensión por la interacción
electromagnética.
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- Celdas Fotovoltaicas o Fotoeléctricas: Son
conocidos como paneles o celdas solares. Su
principal funcionamiento es la de transformar en
energía eléctrica alguna fuente de luz natural o
artificial que incida sobre ellos. Están principalmente
compuestas semiconductores como el silicio. Se usa una delgada rejilla
semiconductora para originar un campo eléctrico positivo de un costado de la
placa y uno negativo del lado opuesto. Cuando el sol o cualquier otra fuente de
luz pega en la celda fotovoltaica, los electrones son golpeados y sacados de los
átomos del silicio. El principal lugar en el que podemos ver estas celdas es en el
alumbrado público, y en los parques de paneles solares. Cuando esto pasa los
electrones se capturan en forma de corriente eléctrica.
- Termopares:Este ejemplo se compone de
alambres de diferentes metales unidos en
uno de sus extremos y conectados a una
diferencia de potencial. Cuando se aplica
calor a la unión de los alambres se genera
una tensión (voltaje) en los extremos libres,
la cual puede ser aprovechada. Son
encontrados en sensores de diferentes equipos para medir temperaturas muy
altas. Los termopares son muy usados en los sistemas de calefacción a base de
gas tal y como lo son las estufas.
Existen una serie de problemas que enfrentan los termopares al momento
de ser utilizados, entre los más comunes son aquellos referentes a problemas en
la conexión,
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- Efecto piezoeléctrico:Es una propiedad que se encuentra en ciertos materiales
como el cristal de cuarzo, que genera una diferencia de potencial cuando hay
cierta presión sobre ellos. Cuando ciertos cristales se prestan a tensiones
mecánicas y adquieren una polarización eléctrica en su masa. Esto genera una
diferencia de potencial y cargas electicas en su superficie. Este efecto es
reversible, cuando se someten a un voltaje exterior o campo eléctrico recuperan
su forma.
Cuando el cristal se ve sometido a compresión, las cargas de la materia
se separan y dan lugar a la polarización de la carga, lo que genera chispas.
Una aplicación de este efecto son los encendedores electronicos. Estos
llevan un cristal piezoeléctrico que al momento de ser golpeado provocará una
carga eléctrica concentrada que creará la chispa deseada.
Conclusión
En capítulos anteriores vimos el comportamiento de la carga eléctrica sola o
entre más cargas eléctricas. En este tema se aborda la carga eléctrica en movimiento
dentro de un sistema cerrado.
Para cada comportamiento de las cargas en el sistema existe un mismo
resultado, sin embargo recibe un nombre diferente dependiendo de dicho
comportamiento. Tal es lo que conocemos como corriente directa y corriente alterna.
Las fem las vemos en nuestra vida cotidiana en diferentes ejemplos de uso
diario. Tal como las baterías, maquinas, la misma corriente eléctrica de las paredes, en
el alumbrado publico, en nuestra cocina.
Las fuentes de fem se encuentran a nuestro alrededor proporcionándonos o
abasteciendo nuestros hogares con un servicio que hoy en día consideramos
indispensable, es decir la electricidad, ya que así sea generada en una planta (tal es el
caso de la CFE que nos brinda el servicio de “luz”), que es la que utilizamos en casa
para conectar electrodomésticos, y aparatos, o por medio de pilas o baterías, y tal vez
en un futuro no muy lejano el uso de paneles solares a gran escala, para así sustituir
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las plantas generadoras, todo esto se refiere a lo mismo, es decir las fuentes de fuerza
electromotriz.
Lo anterior nos lleva a concluir que realmente las fuentes de fem juegan un
papel muy importante en nuestra vida y lo seguirán haciendo, tal vez con otros tipos o
ejemplos de artefactos o equipos, pero sin embargo al final de cuentas tendrán la
misma finalidad ejercer una carga eléctrica a un sistema y la mantienen en constante
movimiento.
Bibliografía
Alvarez, J. A. (n.d.). Asi Funciona. Retrieved 04 10, 2012, from Fuerza Electromotriz:
http://asifunciona.com/electrotecnia/ke_fem/ke_fem_1.htm
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Potencial: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/FuezElectromotriz.html
Hann, J. (1991). How Science Works. Londres: Editorial Seuil.
Hewitt, P. (2000). Fisica Conceptual. Mexico: Addison Wesley Longman.
Hubscer, H. (1982). Electrotecnia: Curso Elemental.Barcelona: Editorial Harla.
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