Electromotive force: Volta’s forgotten concept

Abstract

The concept of electromotive force as first presented by Volta seems to be all but forgotten. Introduction of the term often occurs without any definition at all and is often confused with electrostatic potential difference. When a formal definition is given it is usually neither in accord with Volta’s original idea nor conceptually useful or comprehensible. We emphasize Volta’s use of the term to describe nonelectrostatic action on charges. The relationship of emf’s to electrostatic potential differences is presented through the introduction of electrostatic and nonelectrostatic fields (as was described by Abraham in 1904). A failure to note a distinction between these types of electric fields mars some highly important works including J. C. Maxwell’s.

Probing university students' understanding of electromotive force in electricity

“…3,4 Thus, the emf pertains to the work done by a non-Coulombic force to move a charge between the terminals inside the battery; potential difference to the work done by a Coulombic field to move the unit of charge between the terminals outside the battery. 5,6 We also expect that specifically emphasizing the non-conservative nature of the emf could significantly lower the barrier when students encounter emfs that are not due to a battery. It would clearly be advantageous if students were already used to seeing circuits as being driven by a non-conservative force; instead, students are often confronted with a new situation (e.g., a changing magnetic field) that not only leads to a new phenomenon (a non-conservative electric field) but also upsets their view that a potential difference is required for a current to flow.…”

La historia del concepto de fuerza electromotriz en circuitos eléctricos y la elección de indicadores de aprendizaje comprensivo

“…En su libro "El circuito galvánico investigado matemáticamente" [27] Ohm definió su noción de "fuerza electroscópica" antecedente inmediato del potencial eléctrico para el caso de los circuitos eléctricos. Posteriormente, definió la magnitud 'tensión' (en sus escritos en alemán utilizó la palabra 'spannung') en una porción del circuito como la diferencia entre las "fuerzas electroscópicas" en sus extremos.…”

“…Del mismo modo que Fourier en su teoría distingue entre calor y temperatura, suponiendo que el flujo de calor entre dos partes adyacentes de un sistema es proporcional a sus temperaturas, la teoría de Ohm hace de la cantidad de electricidad la variable crítica, haciendo descansar sobre la densidad superficial de carga (fuerza electroscópica) el mismo papel que matemáticamente jugaba la temperatura en la teoría de Fourier. La fuerza electroscópica se medía con un 'instrumento electrostático' como un termómetro mide la temperatura [27]. El modelo de Ohm se encontraba situado en el paradigma electrostático.…”

“…Cuando alrededor de 1847 Kichhoff aborda el estudio de las leyes de Ohm, el electromagnetismo está mucho más elaborado y las distancias entre electricidad y galvanismo se han reducido, existen suficientes semejanzas y el paradigma electrostático, en Alemania más aun, no es el que prevalece [27]. El físico alemán, tras el análisis de los trabajos de Ohm sobre la conducción y de Kohlrausch acerca de la medida de tensiones en condensadores, identifica la fuerza electroscópica de Ohm con la diferencia de potencial [27][28].…”

“…El físico alemán, tras el análisis de los trabajos de Ohm sobre la conducción y de Kohlrausch acerca de la medida de tensiones en condensadores, identifica la fuerza electroscópica de Ohm con la diferencia de potencial [27][28]. Esta identificación sólo fue posible desde el cambio que supuso la introducción del concepto de energía, esta nueva perspectiva permite la interpretación global macroscópica de los circuitos eléctricos.…”