Motor De Corriente Continua

MOTOR ELÉCTRICO DE CORRIENTE CONTINUA

Antes de explicar el mecanismo de funcionamiento del motor, es necesario conocer ciertos aspectos teóricos acerca del electromagnetismo, los cuales explicaré a continuación:

MAGNETISMO:

Se denomina magnetismo a la propiedad que presentan ciertas sustancias, especialmente algunos minerales de hierro, cobalto y níquel de atraer ciertos cuerpos tales como pedacitos de hierro, acero, etc. Se llama imán a un cuerpo o dispositivo con un campo magnético significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes o metales. De la misma forma que un peine puede inducir carga sobre un trocito de papel, un imán puede imanar (inducir magnetismo) un trozo de hierro cercano y así obtener un imán artificial.

POLOS DE UN IMÁN:

El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia de dos zonas extremas o polos, en los que la acción magnética es más intensa, por ello, al esparcir limaduras de hierro en un imán de barras se observa que se concentran en los extremos. Con un imán de barra suspendido por su centro de gravedad con un hilo, de manera que pueda girar libremente por su parte central, se observará que se orienta siempre en una misma dirección, tal orientación coincide, aproximadamente, con las orientaciones norte y sur en la tierra; por ello, a los dos polos de un imán recto se les denomina polo norte y polo sur. Una propiedad característica de los imanes consiste en la imposibilidad de aislar sus polos magnéticos. Así, si se corta un imán recto en 2 mitades, se reproducen otros dos imanes con sus respectivos polos norte y sur. No es posible, entonces, obtener un imán con un solo polo magnético, semejante a un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo.

FUERZAS ENTRE IMANES:

Las experiencias con imanes ponen de manifiesto que polos del mismo tipo (N-N y S-S) se repelen y polos de distinto tipo (N-S y S-N) se atraen. Las fuerzas magnéticas se producen sin que exista contacto físico entre los 2 imanes. Esta circunstancia, que excitó la imaginación de los filósofos antiguos por su difícil explicación, contribuyó más adelante al desarrollo de concepto de campo. El científico francés Coulomb, midió con su balanza las fuerzas entre dos imanes, descubriendo que la magnitud de esta fuerza varía con el cuadrado de la distancia entre los polos, de la misma forma como ocurre con la fuerza eléctrica, lo cual sugirió que existiera alguna relación entre electricidad y magnetismo.

CAMPO MAGNÉTICO:

Debido a que las interacciones entre imanes ocurren sin contacto, es necesaria la presencia de un medio transmisor de estas interacciones, es decir un campo. Para representar a este campo, se grafican líneas las cuales reciben el nombre de líneas de inducción magnética (LIM). Para definir estas líneas en necesario usar un elemento sensible al campo, para ello se colocan una serie de agujas magnéticas dispuestas unas después de otra alrededor del imán y haciendo coincidir el polo norte de una con el otro polo sur de la siguiente. Si consideramos a cada pequeña limadura de hierro como una pequeñísima aguja magnética, entonces, al espolvorearlas sobre un imán se orientarán a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético y el espectro resultante proporcionará una representación espacial del campo, tal como se muestra en la imagen.

EXPERIENCIA DE OERSTED:

En 1819 el físico danés Hans Oersted demostró que una corriente eléctrica posee propiedades similares a las de un imán, propiedades que son la base del funcionamiento de gran cantidad de aparatos industriales y electrodomésticos. Cuando Oersted explicaba en una de sus clases qué era la corriente eléctrica que había descubierto Volta, acercó distraídamente una brújula a un conductor por el que circulaba corriente y observó que la aguja imantada sufría una desviación. A partir de esta observación, Oersted siguió investigando y obtuvo una serie de resultados que ayudaron a comprender el magnetismo:

Cuando colocamos una brújula cerca de un conductor por el que pasa una corriente eléctrica, la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte.

Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor, la brújula gira más rápido, hasta colocarse perpendicular al mismo.

Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica, es decir si invertimos las conexiones que unen al conductor con la pila, la brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor, pero el sentido en que se orienta es, justamente, el opuesto al anterior.

La experiencia de Oersted nos indica que las cargas eléctricas en reposo no producen el magnetismo, sino que son las corrientes eléctricas, es decir las cargas eléctricas en movimiento, las responsables de él.

REGLA DE LA MANO DERECHA:

Se utiliza para establecer de forma práctica el sentido de las líneas que representan al campo magnético que envuelve a un conductor. El pulgar apunta en la misma dirección que la corriente eléctrica y los demás dedos siguen la dirección del campo magnético.

INDUCCIÓN MAGNÉTICA (B ⃗):

Es la magnitud vectorial que permite caracterizar a cada punto del campo magnético. Su unidad es el tesla (T). Sus propiedades son casi parecidas a las de intensidad de campo eléctrico.

A mayor valor de (B ) ⃗el campo magnético es más intenso.

La B ⃗ se grafica tangente a la de inducción.

Donde halla mayor densidad de líneas de inducción, mayor módulo de B ⃗.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA ESPIRA:

Una espira es un hilo conductor en forma de línea cerrada, pudiendo ser circular, rectangular, cuadrada, etc.

Si por la espira hacemos circular una corriente eléctrica, el campo magnético creado se hace más intenso en el interior de ella. El sentido de las líneas de fuerza se determina con la regla de la mano derecha sobre una porción de la espira. Una forma de intensificar el campo magnético asociado a una espira con corriente es colocando más espiras con igual forma y por las cuales pase la misma intensidad de corriente.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO

...