Fisica Generador Electrico

1.- Nombre de la práctica

GENERADOR DE CORRIENTE ELECTRICA

2.- Justificación

Existen multitud de aparatos que funcionan mediante la corriente eléctrica y debido a que; estos aparatos son gran utilidad al hombre, en aspecto científico industrial y domestico, importante que el alumno conozca y experimente las diferentes formas de obtener corriente erétrica

3.- objetivos

a) al obtener corriente eléctrica mediante diversos dispositivos

b) explicar los fenómenos observados en cada uno de los distintos métodos de generar corriente eléctrica

c) efectuar mediciones de la corriente eléctrica que producen algunos dispositivos que generan corriente eléctrica

4.-para que el alumno pueda realizar satisfactoriamente esta práctica, es necesario que tenga los siguientes conocimientos:

a) conceptos de conductor, electrolito y corriente eléctrica

b) modelo atómico de bohr

c) unidades de mediciones de la corriente eléctrica y uso de galvanómetro y amperímetro

5.-breves consideraciones teóricas

Las cargas eléctricas pueden moverse a través de conductores sólidos, de sustancias liquidas llamadas electrolitos, de algunos gases; este movimiento de cargas eléctricas se le llama corriente eléctrica. En los sólidos se mueve los electrodos y en los líquidos y gases los iones

Hay varios métodos para generar corriente eléctrica, estos son:

a) Generadores mecánicos

Convierten la energía mecánica en energía eléctrica aprovechando el fenómeno electromagnético llamado inducción electromagnética, el cual fue descubierto por Michael fadaray en el siglo XIX, y que consiste que al mover un imán en una bobina, aparece una corriente eléctrica en el conductor que forma la bobina que gira entre los polos del imán y para hacer girar las bobinas de los generadores se utilizan desde el esfuerzo manual hasta enormes presiones de las caídas de agua de las presas

b) Fuentes electroquímicas

Son dispositivos que transforman la energía química de una reacción en energía eléctrica, y utilizan el efecto electroquímico que se manifiesta (los electrodos), dan lugar a una corriente eléctrica al conectarse a un circuito exterior e

El físico italiano alessandro volta fue quien construyo la primera fuente electroquímica, llamada pila voltaica en su honor. Par ello utilizo acido sulfúrico, sumergiendo es esa solución una placa de zinc otra de cobre, conectándolas con alambre

La galvanoplastia se utiliza también para proteger tuberías o tanques por lo cual se les denomina galvanizados, ya que están recubiertos con metales que evitan la acción corrosiva del aire y el agua. La corrosión consiste en la oxidación del metal y es producto de reacciones de óxido reducción.

c) Celdas fotovoltaicas

Por su parte, en el año 1900 Planck desarrolló la teoría cuántica, que le permitió a Einstein explicar la fotoemisión en 1905. De manera simplificada, esta explicación indica: La luz recibida se debe considerar como una lluvia de partículas cuánticas (fotones) que transmiten su energía a los electrones del metal irradiado. Si la energía que suministran es suficientemente grande como para que los electrones adquieran una energía superior a la energía de ligazón de la red cristalina, se liberan electrones de la estructura atómica, los que éstos salen de la superficie del metalla energía cuántica depende directamente de la frecuencia de las ondas luminosas (a través de la constante de Planck). La intensidad de la luz determina sólo la cantid de electrones que se pueden liberar si los fotones suministran la energía mínima necesaria para la salida de los electrones. Puede facilitar la salida de los electrones con carga negativa, o dificultar su salida con carga positiva.

La carga positiva aumenta la atracción entre los electrones y por lo tanto se necesita una mayor energía para romper la estructura atómica, mientras que la carga negativa produce el efecto contrario. La explicación del efecto fotoeléctrico externo permitió también explicar el efecto foto conductivo y el efecto fotovoltaico. En 1920 Gudden y Pohl indicaron que en el efecto foto conductivo, los electrones excitados permanecen dentro del metal, ocupando las órbitas externas de los átomos y gozando de mayor libertad, provocándose así un aumento en la capacidad de conducción. Por su parte, en el efecto fotovoltaico los electrones son desplazados a través de una barrera en el sólido, produciéndose así una diferencia de potencial.

d) Termopares

Un termopar (también llamado termocupla) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia. En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado Celsius son difíciles de obtener. El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.

e) materiales piezoeléctricos

La piezoelectricidad (del griego piezein, "estrujar o apretar") es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.

Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.

Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico de forma natural (cuarzo, turmalina) y los llamados ferro eléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, berlinita en forma de materiales mono cristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de micro cristales orientados).

PARTES DE UN GENERADOR MECANICO DE CORRIENTE ELECTRICO

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.

Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases.

El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica.

Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas

No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica de rotación sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como punto de partida. Desde este punto de vista más amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:

• Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.

• Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica y la almacenan en forma de alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables.

Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de fundamento.

Generadores primarios

Se indican de modo esquemático la energía de partida y el proceso físico de conversión. Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía. Por ejemplo, el hidrógeno posee energía química y puede ser convertida directamente en una corriente eléctrica en una pila de combustible. También sería su combustión con oxígeno para liberar energía térmica, que podría expansionar un gas obteniendo así energía mecánica que haría girar un alternador para, por inducción magnética, obtener finalmente la corriente deseada.

Desde el punto de vista teórico (teoría de circuitos) se distinguen dos tipos de generadores ideales:1

* Generador de voltaje o tensión: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia

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