Aplicaciones A La Induccion Electromagnetica

Aplicaciones de la inducción electromagnética

07/22/99

La inducción electromagnética es un fenómeno increíblemente útil con una amplia variedad de aplicaciones. La inducción se utiliza en la generación de energía y transmisión de energía, y vale la pena echar un vistazo a lo que ha hecho. Hay otros efectos con algunas aplicaciones interesantes a tener en cuenta, también, como las corrientes de Foucault.

Corrientes de Eddy

Una corriente de Foucault es una corriente de remolino creado en un conductor en respuesta a un campo magnético cambiante. Por la ley de Lenz ¹ s, los remolinos de corrientes, de tal manera como para crear un campo magnético opuesto al cambio; para hacer esto en un conductor, los electrones remolino en un plano perpendicular al campo magnético.

Debido a la tendencia de las corrientes de Foucault para oponerse, las corrientes de Foucault hacer que la energía que se pierde. Más exactamente, las corrientes parásitas transforman las formas más útiles de energía, como la energía cinética en calor, que por lo general es mucho menos útil. En muchas aplicaciones de la pérdida de energía útil no es particularmente deseable, pero hay algunas aplicaciones prácticas. Se encuentra en los frenos de algunos trenes. Durante el frenado, las ruedas de metal están expuestos a un campo magnético de un electroimán, la generación de corrientes de Foucault en las ruedas. La interacción magnética entre el campo aplicado y la corrientes de Foucault actúa para reducir la velocidad de las ruedas hacia abajo. El más rápido que las ruedas están girando, el más fuerte es el efecto, lo que significa que como el tren reduce la velocidad se reduce la fuerza de frenado, produciendo un movimiento de parada suave.

Un generador eléctrico

Un motor eléctrico es un dispositivo para transformar la energía eléctrica en energía mecánica; un generador eléctrico hace lo contrario, el uso de energía mecánica para generar electricidad. En el corazón de los dos motores y generadores, es una bobina de alambre en un campo magnético. De hecho, el mismo dispositivo puede ser utilizado como un motor o un generador.

Cuando el dispositivo se utiliza como un motor, una corriente pasa a través de la bobina. La interacción del campo magnético con la corriente hace que la bobina gire. Para utilizar el dispositivo como un generador, la bobina puede ser hilada, induciendo una corriente en la bobina.

Un generador de CA (corriente alterna) utiliza la ley de inducción de Faraday, girando una bobina a una velocidad constante en un campo magnético para inducir una fem oscilante. El área de la bobina y el campo magnético se mantienen constantes, por lo que, por la ley de Faraday, la fem inducida está dada por:

Si el bucle hace girar a una velocidad constante, . Uso de cálculo, y tomando la derivada del coseno para obtener una condición sine (así como llevar a cabo un factor de ), es fácil demostrar que la fem se puede expresar como:

La combinación representa el valor máximo de la tensión generada (es decir, fem) y se puede acortar a . Esto reduce la expresión de la fem a:

En otras palabras, una bobina de alambre hecho girar en un campo magnético a una velocidad constante producirá electricidad de CA. En América del Norte, la electricidad de CA de un enchufe de pared tiene una frecuencia de 60 Hz.

Una bobina girando en un campo magnético también se puede utilizar para generar energía de CC. Un generador de corriente continua utiliza el mismo tipo de conmutador de anillo partido utilizado en un motor de corriente continua. A diferencia del generador de corriente alterna, la polaridad de la tensión generada por un generador de corriente continua es siempre la misma. En un generador de corriente continua muy simple con un único bucle giratorio, el nivel de tensión sería constantemente fluctuar. La tensión de muchos bucles (fuera de sincronía con los demás) por lo general se suman para obtener una tensión relativamente constante.

En lugar de utilizar una bobina girando en un campo magnético constante, otra manera de utilizar la inducción electromagnética es mantener la bobina estacionaria y para hacer girar los imanes permanentes (que proporciona el campo magnético y el flujo) alrededor de la bobina. Un buen ejemplo de esto es la forma en que se genera la energía, como en una central hidroeléctrica. La energía del agua que cae se utiliza para hacer girar imanes permanentes alrededor de un lazo fijo, la producción de energía de CA.

Back EMF en los motores eléctricos

Usted puede haber notado que cuando algo así como un refrigerador o un aparato de aire acondicionado se enciende por primera vez en su casa, las luces se apagan momentáneamente. Esto es debido a la gran cantidad de corriente requerida para conseguir que el motor en el interior de estas máquinas hasta la velocidad de funcionamiento. Cuando los motores están dando vuelta, mucho menos corriente es necesaria para evitar que gire.

Una forma de analizar esto es darse cuenta de que un motor girando también actúa como un generador. Un motor con bobinas de inflexión dentro de los campos magnéticos, y una bobina girando dentro de un campo magnético induce una fem. Esta fem, conocida como la fuerza contraelectromotriz, actúa en contra de la tensión aplicada que está causando el motor para hacer girar en primer lugar, y reduce la corriente que fluye a través de las bobinas. A la velocidad de operación, los flujos de corriente suficiente para superar las pérdidas debidas a la fricción y para proporcionar la energía necesaria requerida para el motor para hacer el trabajo. Este es generalmente mucho menos corriente que se requiere para obtener el motor girando en el primer lugar.

Si la tensión aplicada es V, entonces la corriente inicial fluye a través de un motor con bobinas de resistencia R se I = V / R. Cuando el motor está girando y generando una fuerza contraelectromotriz, se reduce la corriente:

Inductancia mutua

La ley de Faraday nos dice que un flujo magnético cambiante induce una fem en una bobina. La fem inducida por una bobina con N bucles es:

Imagen de dos bobinas junto a la otra, de extremo a extremo. Si la primera bobina tiene una corriente que pasa a través de ella, un campo magnético va a ser producido, y un flujo magnético pasa a través de la segunda bobina. Variación de la corriente en la primera bobina cambia el flujo a través de la segunda, la inducción de una fuerza electromotriz en la segunda bobina. Esto se conoce como la inductancia mutua,

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