La forza elettromotrice

Queste sono domande abbastanza frequenti:

Ho diversi dubbi sul generatore di forza elettromotrice. Quando si collega un filo conduttore a un generatore di forza elettromotrice, gli elettroni si spostano spontaneamente dai punti a potenziale minore a quelli a potenziale maggiore, sotto l’azione del campo elettrico? E una volta arrivati al polo positivo, come riescono a tornare al polo negativo? Attraversano la batteria?

Ecco la mia risposta:

Ho pensato spesso che la presentazione del concetto di generatore di forza elettromotrice potesse risultare più chiara attraverso una discussione del generatore di Van de Graaff (da non confondere con la storica band di rock progressivo Van der Graaf Generator).

In un generatore simile, le cariche elettriche vengono prodotte (gli elettroni vengono separati dai nuclei positivi) per attrito, trasportati meccanicamente da un nastro isolante mosso da un motore, e accumulate sulla calotta sferica esterna. (Si veda una descrizione più accurata in questo articolo di Wikipedia.)

In questo caso si vede bene che gli elettroni vengono trasportati, contro il campo elettrico da essi stessi generato, attraverso il generatore, dal polo positivo a quello negativo. È soltanto all’esterno del generatore che, se c’è un contatto, gli elettroni passano spontaneamente dal polo negativo a quello positivo. Qui vengono “raccolti” dal generatore e trasportati nuovamente al polo negativo.

Occorre anche ricordare che, nei circuiti reali con componenti metallici, ben pochi elettroni compiono effettivamente l’intero tragitto. I conduttori metallici che formano il circuito sono per così dire pieni di elettroni, e ognuno di essi si sposta su piccole distanze, mentre l’intera “coda” di elettroni assicura la continuità della corrente elettrica.

Invito anche a dare un’occhiata a quest’altro post.

Per la lezione