Ηλεκτρεγερτική δύναμη

Ηλεκτρεγερτική δύναμη (συντομογραφικά: ΗΕΔ) είναι το πηλίκο της ενέργειας ανά μονάδα ηλεκτρικού φορτίου μιας πηγής ηλεκτρικής τάσης, και η τιμή της ΗΕΔ είναι ίση με τη διαφορά του ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών της πηγής (πολική τάση), όταν αυτή είναι ασύνδετη σε ηλεκτρικό κύκλωμα. Σε μια μπαταρία, η ΗΕΔ οφείλεται στην αποθηκευμένη χημική της ενέργεια που προκαλεί το χωρισμό των θετικών από τα αρνητικά φορτία κατευθύνοντάς τα προς τους δύο πόλους της, την άνοδο(+) και την κάθοδο(-) αντίστοιχα. Ο όρος "δύναμη" χρησιμοποιείται καταχρηστικά από παλαιότερη λανθασμένη ορολογία, καθώς δεν πρόκειται για δύναμη αλλά για διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού.

Εφαρμογή πηγής ΗΕΔ σε κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα

Αν τα δύο άκρα μιας πηγής ΗΕΔ συνδεθούν σε κλειστό κύκλωμα, έχουμε ροή ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται και μέσα από το κύκλωμα αλλά και μέσα από την πηγή. Η πολική τάση, η οποία τροφοδοτεί το εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα, είναι πλέον μικρότερη από την ΗΕΔ της πηγής, λόγω της εσωτερικής αντίστασης της πηγής, όπου επίσης καταναλώνεται, πλέον, ενέργεια.

Μονάδα Μέτρησης

Ως διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού, η μονάδα μέτρησης της ΗΕΔ είναι το Volt.

Πηγές ΗΕΔ

Ηλεκτρεγερτική δύναμη μπορεί να παρέχει οποιαδήποτε πηγή ηλεκτρικής τάσης, όπως:

• μπαταρίες (συσσωρευτές)
• φορτισμένοι πυκνωτές
• επαγωγικές ηλεκτρογεννήτριες
• φωτοβολταϊκές συστοιχίες
• θερμοηλεκτρικά ζεύγη
• ατμοσφαιρικά ηλεκτρικά φαινόμενα (που προκαλούν αστραπές, κεραυνούς κλπ)

ΗΕΔ λόγω μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου

Ενώ σε μια μπαταρία η ΗΕΔ μπορεί να παράγεται, για παράδειγμα, από κάποια χημική αντίδραση, σε μια ηλεκτρογεννήτρια παράγεται από μαγνητικό πεδίο το οποίο κινείται σε σχέση με αγωγό.

Ορισμός

Ορίζουμε σαν ροή Φ που περνά από μια διατομή εμβαδού S, το γινόμενο της εντάσεως Β του μαγνητικού πεδίου επί το εμβαδόν S

$\Phi ={\overrightarrow {B}}\cdot {\overrightarrow {S}}$

Με την βοήθεια αυτής της σχέσης ορίζεται η Ηλεκτρεγερτική Δύναμη ${\mathcal {E}}$ σαν:

${\mathcal {E}}=-{\frac {d\Phi _{B}}{dt}}=-({\frac {d{\overrightarrow {B}}}{dt}}\cdot {\overrightarrow {S}}+{\frac {d{\overrightarrow {S}}}{dt}}\cdot {\overrightarrow {B}})$

Ανάλυση

Από τον ορισμό της γίνεται προφανές ότι η ανάπτυξη αυτής της δύναμης μπορεί να γίνει με 2 τρόπους:

• Με μεταβολή της εντάσεως του μαγνητικού πεδίου ${\overrightarrow {B}}$
• Mε μεταβολή της διατομής αγωγού, δηλαδή του μέτρου του διανύσματος ${\overrightarrow {S}}$

Για πρακτικούς λόγους συνήθως μεταβάλλεται η ένταση καθώς ο αγωγός είναι σταθερού εμβαδού. Σε αυτή την περίπτωση η μεταβολή του εμβαδού της διατομής στο χρόνο είναι μηδέν, δηλ. ${\frac {d{\overrightarrow {S}}}{dt}}=0$ και γι' αυτό ο 2^ος όρος της εξίσωσης μηδενίζεται.

Εφαρμογή

Όταν ένας αγωγός με μήκος ${\overrightarrow {l}}$ κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο εντάσεως ${\overrightarrow {B}}$, διαρρέεται από ρεύμα εντάσεως ${\overrightarrow {I}}$ και έχει ταχύτητα ${\overrightarrow {v}}$, τότε παρατηρείται ότι ανάμεσα στα άκρα του δημιουργείται ΗΕΔ μέτρου ${\mathcal {E_{\epsilon \pi }}}={\overrightarrow {l}}\cdot ({\overrightarrow {\upsilon }}\times {\overrightarrow {B}})$ και στον αγωγό ασκείται δύναμη Laplace μέτρου ${\overrightarrow {F}}_{L}=I\cdot ({\overrightarrow {l}}\times {\overrightarrow {B}})$ με φορά που δείχνεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού (ακόμα και για τους αριστερόχειρες).