Ηλεκτρεγερτική δύναμη

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη (συντομογραφικά: ΗΕΔ) είναι «εγειρόμενο ηλεκτρικό δυναμικό», ικανό να προκαλέσει την προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρικών φορτίων. Είναι συνώνυμη ορολογία της «διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού» που αναπτύσσεται μεταξύ των πόλων οποιασδήποτε πηγής ηλεκτρικής τάσης, όταν η πηγή παραμένει ασύνδετη σε ηλεκτρικό κύκλωμα, και μετριέται σε βολτ. Σε μονάδες, η ηλεκτρεγερτική δύναμη ανάγεται σε: δύναμη επί απόσταση ανά μονάδα ηλεκτρικού φορτίου, ή αλλιώς, ενέργεια ανά μονάδα φορτίου, δηλαδή δεν πρόκειται για δύναμη.

Πηγές ΗΕΔ

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

• μπαταρίες (συσσωρευτές), μετατρέποντας την αποθηκευμένη χημική τους ενέργεια
• φορτισμένοι πυκνωτές
• επαγωγικές ηλεκτρογεννήτριες
• φωτοβολταϊκές συστοιχίες
• θερμοηλεκτρικά ζεύγη
• ατμοσφαιρικά ηλεκτρικά φαινόμενα (που προκαλούν αστραπές, κεραυνούς κλπ)

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη ως επαγωγική τάση

Εξίσωση Ορισμού

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.

Μονάδα Μέτρησης

Μονάδα μέτρησης είναι το Volt διότι το αποτέλεσμα της δύναμης αυτής είναι η δημιουργία διαφοράς δυναμικού κατά μήκος του κυκλώματος και κίνηση των φορτίων του μεταλλικού πλέγματος του αγώγιμου υλικού από το οποίο αποτελείται το καλώδιο.

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).