O sentido da corrente em uma bateria pode ser invertido conectando-a a uma segunda bateria com fem mais elevada, ligando o pólo positivo de uma ao pólo positivo da outra, procedendo da mesma maneira com os pólos negativos. Quando o sentido da corrente da bateria é invertido, sua fem também se inverte? Por quê?
Passo 1
O enunciado diz que temos duas baterias, uma de força eletromotriz
e outra com
. Ligando-se o polo positivo de ambas e o polo negativo de ambas, estabelece-se uma diferença de potencial resultante
que faz fluir corrente da bateria mais forte (de fem
) para a mais fraca (de fem
), invertendo o sentido da corrente nela. O conteúdo aqui é a eletroquímica de uma célula e o conceito de força eletromotriz (fem). Precisamos entender de onde vem e como se define a fem de uma bateria para responder se ela “inverte” quando o sentido da corrente é invertido.
Passo 2
Definimos a força eletromotriz de uma bateria como a diferença de potencial de circuito aberto entre seus eletrodos, gerada pela reação química interna. Em termos termodinâmicos,
onde
é a variação de energia livre de Gibbs da reação,
o número de elétrons transferidos e
a constante de Faraday. Essa quantidade
é uma propriedade da química interna e da polaridade fixa dos eletrodos: sempre existe um “polo positivo” e um “polo negativo” determinados pela reação espontânea.
Passo 3
Modelo elétrico de cada bateria: uma fonte ideal
em série com resistência interna
. Ligando-as polos iguais:
Se
, então
no sentido de carregar a bateria de fem
. Ou seja, na bateria 1 a corrente flui no sentido oposto ao da descarga normal.
Passo 4
Quando a corrente na bateria de fem
inverte, o que muda é o sentido do fluxo de elétrons e a reação química é forçada no sentido inverso (é o processo de carga). Porém a fem interna continua sendo aquela determinada por
da reação e pela definição de polos. Em outras palavras, a bateria “resiste” à inversão da corrente com uma fem que mantém seu polo positivo no mesmo terminal: sua tensão de circuito aberto permanece
do mesmo lado.
Resposta
Não. A força eletromotriz de uma bateria não inverte quando o sentido da corrente é invertido, porque a fem é determinada pela reação química e pela polaridade fixa dos eletrodos, não pelo sentido do fluxo de corrente.