Los generadores de corriente

Para que circule corriente eléctrica en el seno de un conductor y por tanto en el interior de un circuito eléctrico es necesario que exista una diferencia de potencial eléctrico (ddp) entre dos de sus puntos. De esta forma las cargas positivas libres se moveran desde las zonas de mayor potencial eléctrico a las de menor.

Observa que este hecho es común en otras áreas de la Física: el agua circula desde zonas de mayor altura a menor (de mayor energia potencial gravitatoria a menor) o el calor entre dos cuerpos que se ponen en contacto se transfiere desde el de mayor temperatura al de menor.

Para conseguir una diferencia de potencial de manera estable en el interior de un circuito se utiliza un invento desarrollado en 1800 por el físico italiano Alessandro Volta que recibe el nombre de batería o generador de corriente.

Un generador de corriente es un dispositivo capaz de transformar otro tipo de energía en energía eléctrica creando una diferencia de potencial entre dos áreas del dispositivo denominadas bornes o polos. 

Fuerza electromotriz de un generador eléctrico

Cuando conectamos los bornes o polos de un generador eléctrico en un circuito se rompe la estabilidad de las cargas y estas comienzan a moverse. Si lo analizas bien, el generador está realizando un trabajo para impulsar las cargas aumentando su energía potencial, de tal forma que:

Wext=ΔEp=q·(VA-VB)

La capacidad que poseen los generadores para poner en movimiento las cargas se mide mediante una nueva magnitud denominada fuerza electromotriz (f.e.m.).

La fuerza electromotriz (ε) de un generador es el trabajo eléctrico (Wext)que realiza por cada unidad de carga positiva (q) que lo atraviesa. 

ε=Wextq

En el S.I. la f.e.m. (ε) se mide con la misma unidad que la diferencia de potencial, es decir, en julio/culombio o voltio.

¡No te confundas!, aunque ε se denomine fuerza electromotriz, no se trata de una fuerza, simplemente es la causa de que se genere una diferencia de potencial.

Energía comunicada al circuito

Atendiendo a la expresión de fuerza electromotriz y a la definición de intensidad de corriente, podemos calcular la energía que el generador comunica al circuito.

ε=WqW=ε·q I=qt; q=I·t  W=ε·I·t

Potencia eléctrica de un generador

De igual forma podemos calcular la potencia eléctrica del generador, basándonos en la definición de potencia y la energía que comunica al circuito:

P=Wt= W=ε·I·t =ε·I·tt P=ε·I

Fuerza electromotriz y diferencia de potencial en un generador eléctrico.

De forma ideal, los generadores mantienen entre sus bornes o polos una diferencia de potencial eléctrica equivalente a su fuerza electromotriz. Sin embargo en la vida real, poseen una resistencia interna ri que hace que parte de la energía que generan se convierta en calor debido al efecto Joule. Y dado que existe una resistencia interna se produce una caída de potencial entre sus bornes.

La diferencia de potencial eléctrica entre los polos de un generador es equivalente a la fuerza electromotriz menos la diferencia de potencial que se produce en su resistencia interna.

VA-VB=ε-I·r

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