Ηλεκτρεγερτική δύναμη

Ηλεκτρεγερτική δύναμη (συντομογραφικά: ΗΕΔ) είναι η "δύναμη" που προκαλεί τη ροή ηλεκτρονίων σε οποιοδήποτε κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ο όρος "δύναμη" χρησιμοποιείται για ιστορικούς λόγους καθώς δεν πρόκειται για δύναμη αλλά για δυναμικό, δηλαδή ενέργεια ανά μονάδα ηλεκτρικού φορτίου. Ακριβέστερα, η ΗΕΔ είναι η το εξωτερικό έργο που απαιτείται ανά μονάδα φορτίου για τη δημιουργία διαφοράς δυναμικού σε δύο ανοιχτούς ακροδέκτες. Για να το κατανοήσουμε μπορούμε να φανταστούμε ένα κομμάτι καλώδιο (ανοιχτό βρόχο) και η ΗΕΔ είναι αυτό που σπρώχνει τα θετικά φορτία προς το ένα άκρο και τα αρνητικά προς το άλλο. Όταν υπάρχει πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης ζωγραφίζουμε και ένα κουτάκι μεταξύ των δύο ανοιχτών άκρων του καλωδίου και σημειώνουμε την τάση που δημιουργείται στα δύο άκρα του. Αν τα δύο άκρα συνδεθούν σε κλειστό κύκλωμα θα έχουμε ροή ρεύματος και θα καταναλώνεται συνεχώς η ενέργεια που προσδίδει η ΗΕΔ στο υπόλοιπο σύστημα, δηλαδή θα έχουμε κατανάλωση ισχύος (όσο η ΗΕΔ υπάρχει πχ μέχρι να αποφορτίσει αν είναι μπαταρία).

Μονάδα Μέτρησης

Μονάδα μέτρησης είναι το Volt αφού είναι διαφορά δυναμικού.

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)

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.

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).