Inductancia, Motores y Generadores de Corriente Continua

LABORATORIO DE FISICA “C”

TEMA:

Inductancia, Motores y Generadores de Corriente Continua

margabar@espol.edu.ec

PARALELO: 27

I TERMINO – 2010

OBJETIVOS.

• Verificar que la bobina se opone a la circulación de la corriente alterna, oposición que aumenta si la frecuencia de la corriente aumenta, si aumenta el número de espiras de la bobina, si el núcleo de la bobina es de hierro.

• Analizar la transformación de energía mecánica en energía eléctrica y viceversa.

RESUMEN

En esta práctica experimentamos visualmente variante del paso de la corriente, ya sea esta alterna o continua, por medio de un resistor, bobina o un inductor mediante el encendido inmediato o tardío de una bombilla que está conectada en serie con dichos elementos.

INTRODUCCIÓN

Una bobina o inductor tiene la propiedad de oponerse a cualquier cambio en la corriente (corriente variante en el tiempo) que lo atraviesa. Esta propiedad se llama inductancia.

Cuando una corriente atraviesa un conductor, un campo magnético es creado. Las líneas de fuerza del campo magnético se expanden empezando en el centro del conductor y alejándose, pasando primero por el conductor mismo y después por el aire.

Mientras estas líneas de fuerza están todavía en el conductor, se genera una fuerza electromotriz (fem) en el conductor mismo.

La tensión generada tiene una dirección opuesta a la dirección de la corriente. Debido a esto es que la fuerza se llama Fuerza contra electromotriz (fcem)

Este efecto causa que, en el conductor, se evite (temporalmente) que se logre el máximo valor de corriente. Cuando, eventualmente, la variación de la corriente desaparece (valor constante), las líneas de fuerza ya no se expandirán y la fuerza contra electromotriz desaparece.

Cuando la corriente empieza a fluir por el conductor, las líneas de fuerza del campo magnético empiezan a expandirse rápidamente, logrando, con esto, que se cree una fuerza contra electromotriz grande. En este momento la fuerza contra electromotriz casi iguala a la fuente de tensión aplicada. Así, las tensiones de la fuente y la de la fuerza contra electromotriz casi se cancelan y el flujo de corriente es pequeño.

Cuando después de un tiempo las líneas de campo magnético alcanzan su valor máximo, la fuerza contra electromotriz deja de ser generada y la única fuerza electromotriz es la de la fuente. En este momento en el circuito circula la corriente máxima debido a que no hay oposición de la inductancia.

Esta propiedad de oponerse a los cambios de corriente auto induciendo una fuerza electromotriz en sentido opuesto (fuerza contra electromotriz) se llama inductancia. La unidad de la inductancia es el henrio (Henry) y se representa por la letra "L".

Motores y generadores eléctricos

Son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampère. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor. Véase Magnetismo.

La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicación de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por el campo magnético.

El campo magnético de un imán permanente sólo tiene fuerza suficiente como para hacer funcionar una dinamo pequeña o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el inductor, que crea el campo magnético y que suele ser un electroimán, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan los cables conductores.

Inductor: El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la energía mecánica mediante el giro. En dicho elemento se encuentran distribuidos un número de pares de polos fijos, bien formados por imanes permanentes o bien por electroimanes alimentados con corriente continua. En el caso de electroimanes la corriente continua puede proceder de:

Una fuente externa de corriente continua, como una batería. Técnica empleada en los primeros aparatos pero hoy totalmente desechada.

Un generador de corriente continúa conectada al mismo eje de la máquina. Tecnología que tampoco se aplica en la actualidad.

La propia corriente alterna generada por la máquina, rectificada para obtener corriente continua. Esta es la técnica habitualmente empleada, siendo denominados estos dispositivos como alternadores autos excitados.

Para hacer llegar la corriente a los

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