A força eletromotriz (f.e.m.) é o nome usado para denominar a propriedade que qualquer dispositivo tem de produzir corrente elétrica em um circuito. Estudada na física, trata-se de uma grandeza escalar que, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades tem como unidade de medida Joule por Coulomb, representada por J/C.
Qualquer material oferece resistência, mesmo que seja muito pequena, ao fluxo de elétrons provocando, dessa forma, uma perda indesejada de energia. Com geradores de energia, acontece o mesmo. Quando a corrente é transferida do polo negativo para o positivo, acontece uma perda de energia decorrente da resistência interna do dispositivo. Com isso, podemos chegar a uma conclusão: a energia que chega ao resistor conectado ao gerador não será total.
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Quando analisamos uma pilha, por exemplo, utilizada para tornar possível o funcionamento de um circuito como o de uma lanterna, sabemos que a energia química que a pilha possui é transformada em energia elétrica. A pilha, neste processo, fica aquecida. Mas o que isso significa? Isso indica que nem toda a energia foi transformada em elétrica, havendo a dissipação por meio do efeito Joule. Isso acontece também com geradores, de forma que a energia cedida é diferente da potência recebida devido a potência dissipada.
DDP
É comum haver confusão entre a força eletromotriz e a diferença de potencial elétrico, ou DDP. Essa refere-se ao trabalho por unidade de carga que uma força eletrostática realiza sobre a carga que é transportada de um ponto a outro. Essa DDP vai ser independente do caminho ou do trajeto. Em contrapartida, a força eletromotriz refere-se a trabalho por unidade de carga que é realizada por uma força não eletrostática quando a carga é transportada de um ponto a outro, ou seja, ela depende do caminho realizado. A força eletromotriz e a DDP de um gerador nunca serão iguais, pois sempre haverá resistência oferecida pelo material. Quando falamos em cálculo, no entanto, pode ser que encontremos referências ao gerador ideal, que seria um gerador com uma resistência interna nula.
O cálculo da DDP pode ser feito por meio da equação do gerador, transcrita abaixo.
Sendo que U é a diferença de potencial, E a força eletromotriz, r a resistência interna e i a intensidade da corrente elétrica.
Como calcular?
De uma forma geral, como falamos anteriormente, a força eletromotriz é representada pelas suas iniciais f.e.m., podendo também ser representada simplesmente pela letra E. Considerando que W representa a energia fornecida pelo gerador ao circuito durante o tempo representado pela letra t, e que Q representa a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante o mesmo período, podemos chegar à seguinte equação:
