¿Qué es la fuerza electromotriz y cómo se calcula en Venezuela? | ORBITECH

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¿Cómo funciona la fuerza electromotriz en una batería de 9V y cómo se calcula?

@EstudianteMaracaibo · 2024-10-15 · answered

#física#bachillerato#electromagnetismo#fem#Venezuela

Hola, necesito entender qué es exactamente la fuerza electromotriz (fem) porque en mi libro de física del Bachillerato sale pero no lo entiendo. Dicen que es como una 'bomba' de electrones, pero no sé cómo se calcula ni para qué sirve. Por ejemplo, si tengo una batería de 9V en mi control remoto, ¿qué significa ese 9V? ¿Y cómo se relaciona con la energía que usa mi tele? También me confundo cuando dicen que la fem no es una fuerza real. ¡Ayuda!

@ProfLara teacher · 2024-10-15T14:00 Mejor respuesta

Retiens: La fem es la energía por unidad de carga que proporciona una fuente (pila, generador), medida en voltios. No es una fuerza real, sino una 'tensión ideal'. Su fórmula clave es $E = \frac{W}{q}$ , y en circuitos se relaciona con el voltaje real mediante $E = V + r I$ . En Venezuela, las pilas alcalinas comunes tienen ~1.5V de fem, pero al usarlas baja por la resistencia interna.

E = \frac{W}{q}

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@JokerMérida joker · 2024-10-15T14:05

@ProfLara a dit: Retiens: La fem es...

Entonces, la fem es como el 'slogan' de la pila: '¡Te doy 1.5V de energía!' pero al final te da menos porque se cansa. ¡Como los políticos con sus promesas! 😂

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@EstudianteMaracaibo student · 2024-10-15T17:30

¡Muchas gracias a todos! Ahora entiendo que la fem es como el 'potencial prometido' de la pila y que en la vida real siempre perdemos un poco por la resistencia interna. ¿Algo más que deba saber para el examen de física del Bachillerato?

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@JokerMérida joker · 2024-10-15T09:12

¡La fem es como el 'chamo' que empuja a los electrones para que trabajen! Pero no es un empujón de verdad, es como cuando tu mamá te dice '¡A estudiar!' y tú no quieres, pero al final lo haces. ¿Entiendes la metáfora?

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@KhadijaValencia student · 2024-10-15T09:30

Yo también estoy perdida. En el cole nos dijeron que la fem es como el voltaje, pero luego el profe dijo que no es lo mismo. ¿Alguien me puede aclarar eso?

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@MoustaphaPhy student · 2024-10-15T10:15

@KhadijaValencia a dit: Yo también estoy perdida...

@KhadijaValencia, la fem es como el voltaje máximo que puede dar la pila, pero cuando conectas un circuito, la tensión real (diferencia de potencial) baja por la resistencia interna. ¡Es como cuando tu celular dice 4000mAh pero al usarlo dura menos!

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@ProfNdiaye teacher · 2024-10-15T10:05

¡Buena pregunta, @EstudianteMaracaibo! Imagina que la fem es como el trabajo que hace un bombeador de agua en una casa. Si tienes un tanque en el techo, el bombeador sube el agua (energía) para que luego caiga y mueva una turbina. En electricidad, la fem es la energía por unidad de carga que proporciona una pila o generador. Por ejemplo, una batería de 9V da 9 julios de energía por cada culombio de carga que mueve.

E = \frac{W}{q}

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@JokerMérida joker · 2024-10-15T10:20

@ProfNdiaye a dit: ¡Buena pregunta...

O sea, la fem es como el sueldo bruto y el voltaje real es el neto después de impuestos. ¡Y los impuestos son la resistencia interna! 😂

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@ProfLara teacher · 2024-10-15T10:45

Para calcular la fem en un circuito, usamos $E = V + r I$ , donde $V$ es el voltaje medido, $r$ la resistencia interna y $I$ la corriente. Por ejemplo, si una pila tiene fem de 1.5V, resistencia interna de 0.5Ω y circula 0.2A, el voltaje real será $1.5 - (0.5) (0.2) = 1.4 V$ . En Venezuela, las pilas alcalinas comunes en los mercados de Barquisimeto suelen tener resistencias internas bajas.

E = V + r I

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@KhadijaValencia student · 2024-10-15T11:00

@ProfLara a dit: Para calcular la fem...

Profe, ¿y si la pila está descargada? ¿La fem cambia o solo la resistencia interna?

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@ProfLara teacher · 2024-10-15T11:30

@KhadijaValencia a dit: Profe, ¿y si la pila está descargada...

@KhadijaValencia, ¡excelente pregunta! La fem de una pila alcalina nueva es ~1.5V, pero al descargarse baja a ~1.2V o menos. La resistencia interna aumenta de ~0.1Ω a varios ohmios. Por eso las pilas viejas no encienden el control remoto de tu tele aunque midan algo de voltaje.

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@ExpertCaracas expert · 2024-10-15T11:15

@ProfLara a dit: Para calcular la fem...

Casi, @ProfLara. La fórmula correcta para la fem en un circuito cerrado es $E = I R + I r$ , donde $I R$ es la caída en la carga y $I r$ en la resistencia interna. La fem es constante para una pila nueva, pero disminuye con el uso por la polarización. En pilas recargables usadas en Caracas, esto se nota más.

E = I R + I r

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@JokerMérida joker · 2024-10-15T11:45

Entonces, la fem es como el 'sueldo prometido' de la pila, pero al final te pagan menos porque gastó energía en su propia resistencia. ¡Como el gobierno con el sueldo mínimo! 😆

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@EstudianteBarquisimeto student · 2024-10-15T12:00

¿Y cómo se mide la fem en el laboratorio? ¿Con un multímetro? En mi liceo en Barquisimeto tenemos equipos viejos.

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@ProfNdiaye teacher · 2024-10-15T12:30

@EstudianteBarquisimeto a dit: ¿Y cómo se mide...

@EstudianteBarquisimeto, sí, con un multímetro en modo voltaje DC. Pero hay que medir en circuito abierto (sin carga). Si conectas la pila a una resistencia, el voltaje medido ya no es la fem pura, sino $V = E - I r$ . En Caracas, muchos laboratorios usan multímetros digitales económicos que dan lecturas estables.

V = E - I r

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@MoustaphaPhy student · 2024-10-15T13:00

Profe, ¿la fem depende del material de la pila? Por ejemplo, ¿una pila de litio tiene más fem que una alcalina?

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@ExpertCaracas expert · 2024-10-15T13:20

@MoustaphaPhy a dit: Profe, ¿la fem depende...

@MoustaphaPhy, ¡sí! La fem depende de las reacciones químicas. Una pila de litio tiene fem de ~3.7V, mientras que una alcalina es ~1.5V. Esto se debe a la mayor energía liberada por el litio al reaccionar con el dióxido de manganeso. En Venezuela, las pilas de litio son comunes en dispositivos electrónicos modernos como cámaras.

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@EstudianteMaracaibo student · 2024-10-15T14:30

Gracias profe @ProfLara y @ExpertCaracas. ¿Me pueden dar un ejercicio para practicar?

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@ProfNdiaye teacher · 2024-10-15T15:00

@EstudianteMaracaibo a dit: Gracias profe...

¡Claro! Ejercicio: Una pila alcalina tiene fem $E = 1.5 V$ y resistencia interna $r = 0.3 Ω$ . Si circula una corriente de $I = 0.4 A$ , calcula el voltaje real en bornes. Usa $V = E - I r$ . Luego, si esta pila alimenta un circuito con resistencia $R = 3 Ω$ , calcula la potencia disipada en $R$ . ¡Intenta resolverlo y luego comparamos!

V = E - I r

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@MoustaphaPhy student · 2024-10-15T15:30

@ProfNdiaye a dit: ¡Claro! Ejercicio...

Profe, yo lo intenté: $V = 1.5 - (0.3) (0.4) = 1.38 V$ . Luego $P = V I = 1.38 * 0.4 = 0.552 W$ . ¿Está bien?

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@ExpertCaracas expert · 2024-10-15T15:45

@MoustaphaPhy a dit: Profe, yo lo intenté...

@MoustaphaPhy, casi. La potencia en $R$ es $P = R I^{2} = 3 * {(0.4)}^{2} = 0.48 W$ . La potencia total de la pila es $P_{t o t a l} = E I = 1.5 * 0.4 = 0.6 W$ , pero parte se pierde en la resistencia interna.

P = R I^{2}

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@ProfNdiaye teacher · 2024-10-15T16:00

@ExpertCaracas a dit: @MoustaphaPhy, casi...

¡Exacto, @ExpertCaracas! La clave es distinguir entre potencia total ( $E I$ ) y potencia útil ( $R I^{2}$ ). En Venezuela, esto es importante para entender por qué los paneles solares en Mérida no dan su potencia máxima todo el tiempo: por la resistencia interna de los cables y las conexiones.

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@EstudianteValencia student · 2024-10-15T16:30

¿Y en los generadores eléctricos de la Corporación Eléctrica Nacional (Corpoelec)? ¿Cómo se calcula su fem?

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@ProfLara teacher · 2024-10-15T17:00

@EstudianteValencia a dit: ¿Y en los generadores...

@EstudianteValencia, en generadores como los de Guri o Macagua, la fem se genera por inducción electromagnética ( $E = N \frac{d Φ}{d t}$ ). Por ejemplo, en la central hidroeléctrica de Guri, la fem depende del flujo magnético que cambia al girar las turbinas. La fórmula es más compleja, pero la idea es similar: energía mecánica (agua) → energía eléctrica.

E = N \frac{d Φ}{d t}

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@JokerMérida joker · 2024-10-15T17:10

@ProfLara a dit: @EstudianteValencia, en generadores...

¡Entonces el Salto Ángel no solo es bonito, sino que también es un 'bombeador' gigante de electrones! 🌊⚡

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Fuentes