Generador de Corriente Alterna

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Generador de corriente alterna Electromagnetismo Ley de Faraday Espiras en un campo magnéti co variabl e (I) Espiras en un campo magnéti co variabl e (II) Demostr ación de la ley de Faraday (I) Demostr ación de la ley de Faraday (II) Acelera dor de partícu las El betatró n Varilla que se mueve en un c. Ley de Faraday Fuerza sobre los portadores de carga Actividades El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme. El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u otro combustible fósil. Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fem. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.

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Apuntes sobre generadores de corriente alterna

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Generador de corriente alternaElectromagnetismo

Ley de FaradayEspiras en un campomagntico variable (I)Espiras en un campomagntico variable (II)Demostracin de la ley de Faraday (I)Demostracin de la ley de Faraday (II)Acelerador de partculasEl betatrnVarilla que se mueveen un c. magntico (I)Cada de una varillaen un c. magnticoMovimiento de unaespira a travs deun c. magnticoMedida del campomagnticoGenerador de corriente alternaGalvanmetro balsticoCorrientes de FoucaultImn en tubo metlicoInduccin homopolarUn disco motor ygeneradorVarilla que se mueveen un c. magntico (II)Varilla que se mueveen un c. magntico (III)Varilla que se mueveen un c. magntico (IV)Momento angular delos campos EM (I)Momento angular delos campos EM (II)Ley de FaradayFuerza sobre los portadores de cargaActividades

El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energa mecnica en energa elctrica. El generador ms simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magntico uniforme.El movimiento de rotacin de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroelctrica, o por un chorro de vapor en una central trmica. En el primer caso, una parte de la energa potencial agua embalsada se transforma en energa elctrica; en el segundo caso, una parte de la energa qumica se transforma en energa elctrica al quemar carbn u otro combustible fsil.Cuando la espira gira, el flujo del campo magntico a travs de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fem. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.Si conectamos una bombilla al generador veremos que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta ms luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magntico.

Con este ejemplo, completamos las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de un campo magntico a travs de una espira,=BS,como producto escalar de dos vectores, el vector campoBy el vector superficieS. Cuandoel campo cambia con el tiempo. Cuandoel rea de la espira cambia con el tiempo. Cuando el ngulo entre el vector campoBy el vector superficieScambia con el tiempo. Situacin que se discute en esta pgina.Ley de Faraday y ley de Lenz

Supongamos que la espira gira con velocidad angular constante. Al cabo de un cierto tiempotel ngulo que forma el campo magntico y la perpendicular al plano de la espira est. El flujo del campo magnticoBa travs de una espira de reaSes=BS=BScos(t)La fem en la espira es

La femVvara sinusoidalmente con el tiempo, como se muestra en la figura. La fem alcanza su valor mximo en valor absoluto cuandot=/2 3/2, cuando el flujoes mnimo (el campo magntico est en el plano de la espira), y es nula cuandot=0 , cuando el flujo es mximo (el campo magntico es perpendicular al plano de la espira).Sentido de la corriente inducidaAplicando laley de Lenzpodemos determinar el sentido de la corriente inducida. El sentido viene determinado por el movimiento de portadores de cargas positivos representados por puntos rojos.Fuerza sobre los portadores de cargaEl sentido de la corriente inducida lo podemos determinar a partir de lafuerza sobre un portador de carga positivoimaginariamente situado en el ladoade la espira.Como ya hemos estudiado la fuerzafmque ejerce un campo magnticoBsobre un portador de carga positivo que se mueve con velocidadves el producto vectorial

En la figura, se ha dibujado el vector velocidad cuyo mdulo esv=b/2. y el vector campoBen la posicin que ocupa un portador de carga positivo representado por un punto de color rojo.

ComovyBforman el ngulot, el mdulo de la fuerza es fm=q(b/2)Bsen(t).El campoEn=fm/qque impulsa las cargas(fuerza por unidad de carga positiva) esEn=(b/2)Bsen(t)La femVes

Como puede verse en la figura,Enes paralelo a los lados de longitudade la espira, pero es perpendicular a los lados de longitudby por tanto, el producto escalarEndlen estos dos lados es nulo.El sentido de la corriente inducida es el mismo que el sentido defmo deEn(fuerza sobre la unidad de carga positiva).Hemos obtenido la fem y el sentido de la corriente inducida por dos procedimientos distintos. La ley de Faraday para obtener la fem y la ley de Lenz para determinar el sentido de la corriente inducida. Y La fuerza sobre los portadores de carga positivos situados en la espira.ActividadesEn el applet se representa una espira de dimensiones fijasb=10 ya=30 cm, en el seno de un campo magntico uniformeB.Se introduce La intensidad del campo magntico (un valor positivo o negativo en gauss), en el control de edicin tituladoCampo magntico. La velocidad angular de rotacin(rad/s), un nmero entre 0 y 5 rad/s, en el control de edicin tituladoVelocidad angularSe pulsa el botn tituladoEmpieza,La espira comienza a girar. A la derecha del applet, tenemos una representacin tridimensional, se dibujan el vector campo y el vector superficie y la corriente inducida mediante el movimiento de puntos rojos que representan a portadores de carga positivos. Podemos comprobar la ley de Lenz, es decir, el sentido de la corriente inducida cuando el flujo aumenta y cuando disminuye.En la parte inferior izquierda del applet, tenemos la representacin bidimensional del fenmeno. Se usan los smbolos habituales para representar una corriente entrante o saliente. En este caso se dibuja el vector campo magntico y el vector velocidad sobre un imaginario portador de carga positivo situado en cada uno de los lados de longitudade la espira.En la parte superior izquierda, se realiza una representacin grfica del flujo (en color azul) y de la fem en color rojo en funcin del tiempo. El tiempo que tarda la espira en dar una vuelta completa esP=2/.El lector puede dibujar sobre papel representaciones similares, calculando la fem en algunos instantesEjemplo Dimensiones de la espira:a=30,b=20 cm Campo magnticoB=40 gauss =0.004 T Velocidad angular de rotacin=1 rad/sEn el instanteten el quet=/2 la fem valeV=0.30.20.0041sen(/2)=240.010-6V

Generadores de Corriente AlternaComponentes de un Generador de Corriente AlternaLos principales componentes de un generador de corriente alterna son los que se muestran a continuacin:1. Estator.2. Rotor.3. Sistema de enfriamiento.4. Excitatriz.5. Conmutador.ESTATOR

Los elementos mas importantes del estator de un generador de corriente alterna, son las siguientes: Componentes mecnicas. Sistema de conexin en estrella. Sistema de conexin en delta.Componentes mecnicas. Las componentes mecnicas de un generador son las siguientes: La carcaza. El ncleo. Las bobinas. La caja de terminales.Sistema de conexin en estrella.Los devanados del estator de un generador de C.A. estn conectados generalmente en estrella, en la siguiente figura T1, T2, T3 representan las terminales de linea (al sistema) T4, T5, T6 son las terminales que unidas forman el neutro.Sistema de conexin delta.La conexin delta se hace conectando las terminales 1 a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminales de linea se conectan a 1, 2 y 3, con esta conexin se tiene con relacin a la conexin estrella, un voltaje menor, pero en cambio se incrementa la corriente de linea.EL ROTOR

Para producir el campo magntico sobre el rotor se utilizan polos que consisten de paquetes de laminaciones de fierro magntico (para reducir las llamadas corrientes circulantes) con conductores de cobre arrollados alrededor del hierro, estos polos estn excitados por una corriente directa. Los polos del rotor se arreglan por pares localizados o separados 180. Desde el punto de vista constructivo, los rotores se construyen del tipo polos salientes (baja velocidad) o rotor cilndrico (alta velocidad).En el rotor se encuentran alojadas las bobinas del devanado de campo que inducen el voltaje en el devanado de armadura, en donde se encuentran las bobinas que determinan si el generador es monofsico o trifsico.

Voltaje de salida monofsico.un generador que tiene un voltaje de salida monofsico, se lo denominagenerador monofsico. Este voltaje de salida se obtiene con un conjunto de bobinas de armadura en el estator, si se trata de un generador monofsico de dos polos; entonces, se dice que estos polos son Norte y Sur con conductores que son parte de los conductores de armadura continuos y que llenan las ranuras del estator.Las ranuras estn separadas mecnicamente y elctricamente por 180, de modo que cuando el flujo proveniente del polo norte intercepta el lado A(1) del conductor, el flujo que retoma al polo sur intercepta al lado A(2) del conducto, obtenindose como resultado la generacin de un pico de voltaje entre A(1) y A(2). Cuando los polos norte y sur estn perpendiculares con respecto al plano de los conductores A(1) y A(2), no hay lineas de fuerzas que intercepten los conductores y, entonces la diferencia de voltaje entre A(1) y A(2) es cero. Cuando el rotor completa una revolucin (360) se dice que ha completado un ciclo.

Fuente:El libro prctico de los generadores, transformadores y motores elctricos -Gilberto Harper EnriquezPublicado porAyudante de Santaen15:122 comentarios:Enlaces a esta entradaEl Voltaje InducidoComo cada espira de la bobina de la armadura se mueve de una parte del campo a otra, eslabona un numero diferente de lineas de flujo, en este cambio en los eslabonamientos de flujo que induce un voltaje en el conductor, el voltaje mas grande se induce en el instante que este cambio es el mayor, esto es, el instante en el que el conductor corta el campo en angulo recto.En la medida que el rotor gira a una velocidad constante, se induce una onda senoidal de voltaje, elvalor de este voltaje depende de la velocidad del rotor, a mayor rapidez el voltaje es mayor.El valor del voltaje depende tambien de la intensidad del campo magnetico, a mayor intensidad de campo, mayor voltaje inducido.Para un generador trifasico, se deben tener tres bobinas de armadura que estan desplazadas entre si 120, a cada una de las bobinas o grupos de bobinas se los denominaFase,de manera que se designan tres fases como:Fase A, Fase By Fase C.La magnitud del voltaje en cada fase se calcula como:Emax = Bm lwr (volts)DondeBm: densidad de flujo maximo producido por el campo del rotor, expresado en tesla.l: longitud de ambos lados de bobina en el campo magnetico m.W: velocidad angular del rotor (= 2 x frecuencia rad/seg)r: radio de la armadura en m.

Las ondas de voltaje obtenidas para cada fase se dan por los cambios en los eslabonamientos de flujo magnatico, cuando el campo esta directamente opuesto a la bobina se da el maximo cambio en los eslabonamientos de flujo y, el maximo voltaje inducido se da en ese instante.

Fuente:El libro prctico de los generadores, transformadores y motores elctricos -GilbertoHarper EnriquezPublicado porAyudante de Santaen15:15No hay comentarios:Enlaces a esta entradaRegla de la Mano Derecha para GeneradoresPara determinar la polaridad de un generador, se deben conocer primero dos direcciones:1. La direccion (norte a sur) del campo magnetico.2. La direccion en al cual el conductor se esta moviendo y como corta al campo.Siempre se pueden determinar direcciones por medio del uso de la regla de la mano derecha para generadores. El dedo pulgar apunta hacia arriba, el indice hacia la izquierda y el dedo medio hacia el cuerpo.El dedo indice indica la direccion del flujo magnetico, el dedo pulgar apunta a la direccion en que se mueve el conductor y el dedo medio indica la direccion del flujo de corriente.

La operacion basica de un generador de corriente alterna consiste en una espira de alambra que se encuentra libre para girar en un campo magnetico, como se ha indicado antes, a la espira de alambre se le llamaarmaduray al campo magnetico se le llamael campo, la armadura se gira por un elemento que se denominaprimomotor, que dependiendo de la fuente primaria de energia, aplicacion y uso, puede estar accionado por agua, vapor turbinas de viento o motores a gasolina o diesel.

La espira de la armadura se conecta a anillos rozantes, que a traves de las escobillas se conectan por conductores al exterior, en la medida que la armadura gira, se genera un voltaje que se conecta al exterior para alimentar un circuito al cual se conectan las cargas. Los generadores de corriente alterna se conocen tambien comoalternadores.De la figura anterior, cuando la armadura de un generador de corriente alterna hace una rotacion completa a traves del campo magnetico, sucede lo siguiente: Cuando la armadura alcanza la posicion 2, la espira (armadura) se mueve en forma perpendicular al campo magnetico, por lo tanto, corta el maximo numeros de lineas por segundo. Cuando gira la armadura y pasa la posicion 2, el voltaje cae cuando ya no esta perpendicular al campo magnetico. Al alcanzar la armadura la posicion 3, su movimiento es otra vez paralelo al campo y el voltaje de salida vuelve a cero. Cuando la armadura gira de la posicion 3 a la 4, el voltaje vuelve a alcanzar el valor maximo. Cuando la armadura completa su rotacion y pasa a al posicion 4, el voltaje cae a cero otra vez.El voltaje generado se aplica a la carga externa alimentada a traves de un transformador o tableros como se muestra en la figura:Fuente:El libro prctico de los generadores, transformadores y motores elctricos-Gilberto Harper EnriquezPublicado porAyudante de Santaen14:391 comentario:Enlaces a esta entradaLa Forma Como Trabajan los GeneradoresPara estudiar la forma en como convierten los generadores la energia mecanica en energia electrica, se puede usar la siguiente figura, que representa un generador elemental, en donde el campo magnetico principal viene de un par de imanes permanentes. observese que la cara del polo norte se encuentre enfrente de la cara del polo sur, la forma curvada de los polos produce el campo mas intenso. La bobina de la armadura esta devanada sobre el rotor, cada extremo de esta bobina esta fijo a su propia banda metalica, estas bandas se llaman anillos rozantes y es donde aparece el voltaje generado.Para colectar el voltaje generado, se debe tener una trayectoria electrica de los anillos rozantes a las terminales del generador, esto se hace con pequeas piezas metalicas o de carbon llamadasEscobillasque se encuentran fuertemente fijas a los anillos rozantes por medio de resortes, en la medida que la bobina gira, los conductores cortan el campo magnetico, esto produce el voltaje inducido en la bobina.

Fuente:El Libro Prctico de los Generadores, Transformadores y Motores Electricos - Gilberto Harper EnriquezPublicado porAyudante de Santaen18:53No hay comentarios:Enlaces a esta entradaForma de la f.e.m. InducidaCuando el electroimn est en la posicin horizontal de la figura, se produce el corte mximo de lneas de fuerza; cuando alcanza la posicin vertical, ninguna lnea de. fuerza cortar al conductor; en posiciones intermedias las lneas son cortadas oblcuamente, por lo que el valor de la f.e.m. inducida disminuir con respecto al valor correspondiente a la posicin horizontal y seguir disminuyendo hasta anularse en la posicin vertical del inductor. Al sobrepasar la posicin vertical, la f.e.m. comienza a producirse otra vez pero en sentido contrario, porque el sentido del desplazamiento del campo con respecto al conductor se invierte. En esta forma la fe.m. ir aumentando su valor hasta llegar a la posicin horizontal en que alcanza el valor mximo, y desde donde empieza a disminuir de nuevo, llega a la posicin vertical invertida, se produce una nueva inversin del sentido de la corriente y as sucesivamente.Una fe.m. de tales caractersticas es precisamente la alternada, por lo que la corriente inducida en la espira tendr tal carcter. Como la espira est fija, sus bornes terminales sirven para recoger la corriente sin inconvenientes puesto que no hay contactos rozantes.

Fuente:Tratado de Electricidad - Ing. Francisco SingerPublicado porAyudante de Santaen18:36No hay comentarios:Enlaces a esta entradaDevanados y Campos en el GeneradorEn la siguiente figura se muestran cuatro tipos de generadores. Para generar electricidad se debe empezar con un campomagntico principal, entonces este campo se debe cortar por un conductor, el campo principal se puede producir por unimn permanenteque puede ser parte del estator, tal cual lo muestra lafigura A, o bien puede ser el rotor como se muestra en lafigura B. el campo principal puede ser un campo electromagntico en lugar de un imn permanente, la bobina que lo produce se llamaEL DEVANADO DE CAMPO, o simplemente el campo.El campo se puede devanar sobre el estator, como se muestra en lafigura C,o sobre el rotor como lo muestra lafigura D. Los conductores en los que se induce la electricidad, forman el devanado de la armadura. En los generadores de corriente directa, el devanado de armadura esta sobre el rotor o parte giratoria; sin embargo, en los generadores de corriente alterna para ciertas aplicaciones, el devanado de armadura esta en la parte estacionaria (estator).

Fuente:El Libro Prctico de los Generadores, Transformadores y Motores Electricos - Gilberto Harper EnriquezPublicado porAyudante de Santaen18:32No hay comentarios:Enlaces a esta entradaGenerador de Corriente AlternadaQue es un Generador?Ungenerador elctricoes todo dispositivo capaz de mantener unadiferencia de potencial elctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminaleso bornes. Los generadores elctricos son mquinas destinadas a transformar la energa mecnicaen elctrica. Esta transformacin se consigue por la accin de un campo magnticosobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambin estator). Si mecnicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara unafuerza electromotriz(F.E.M.).Se clasifican fundamentalmente en: Primarios:Convierten en energia elctrica la energa de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente. Secundarios:Entregan una parte de la energa elctrica que han recibido previamente.Principio de FuncionamientoEl funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magnetico.Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magntico y elinducidoque es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo.

Figura 1.- Disposicin de elementos en un generador simpleAs, en el generador mostrado en la Figura 1, el inductor est constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares .Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleacin ferromagneticas (zapatas polares) se magnetizan bajo la accin de los imanes del inductor. Dado que el inductor est girando, el campo magntico que acta sobre las cuatro zapatas cambia de sentido cuando el rotor gira 90 (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un mximo, cuando estn las piezas enfrentadas como en la figura, a un mnimo cuando los polos N y S estn equidistantes de las piezas de hierro.Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magntico las que inducirn en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el nmero de pares de polos del inducido ( en nuestro caso 2), y el voltaje generado depender de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de almbre de las bobinas y de la velocidad de rotacin.

Para una mejor explicacion del funcionamiento les dejo este link en el cual podran observar una aplicacion java que nos mostrara el funcionamiento de un generador de corriente elemental.Generador elemental de corriente alternaEl funcionamiento del generador decorriente alterna, se basa en el principio general de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa uncampo magntico.Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magntico y elinducidoque es el conductor que es atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo.

Figura 1.- Disposicin de elementos en un generador simple

As, en el generador mostrado en la Figura 1, el inductor est constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares.Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleacinferromagntica(zapatas polares) se magnetizan bajo la accin de los imanes del inductor. Dado que el inductor est girando, el campo magntico que acta sobre las cuatro zapatas cambia de sentido cuando el rotor gira 90 (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un mximo, cuando estn las piezas enfrentadas como en la figura, a un mnimo cuando los polos N y S estn equidistantes de las piezas dehierro.Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magntico las que inducirn en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.Lafrecuenciade la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el nmero de pares de polos del inducido (en nuestro caso 2), y el voltaje generado depender de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de almbre de las bobinas y de la velocidad de rotacin.

El principio de funcionamiento de los generadores de corriente alterna desde el punto de vista de la fsicaGeneradores y motores elctricosLa produccin de electricidad en la vida moderna est basada en su gran mayora enla ley de induccin de Faraday. La conversin de energa mecnica a energa elctrica en forma de corriente se realiza casi en su totalidad con el uso de generadores de corriente alterna, cuyo principio de funcionamiento describiremos a continuacin.

Generadores de corriente alternaFigura 1. Generador de corriente alterna.

Figura 2. Lazo de alambre rotando.

Imagine una espira de alambre conductor que forma un bucle de reaA(figura 1). La espira est colocada entre los polos de un imn, es decir, en un campo magntico constante,B, y rota sobre un eje perpendicular a las lineas del campo a la velocidad angular. Los extremos del alambre que conforman la espira estn conectados a dos anillos conductores de deslizamiento, denominadoscolectores, en contacto con sendas escobillas de rozamiento estacionarias, tambin conductoras. Las escobillas a su vez se conectan a un circuito externo formado por una lmpara incandescente. A medida que el bucle gira, el flujo magntico que lo afecta cambia, ya que cambia el rea efectiva del bucle atravesada por el campo magntico, y con ello se induce unafem*que llamaremos. Lafeminducida da lugar a una corriente elctrica en el circuito externo que ilumina la lmpara.

*Desde que Alessandro Volta, inventor de la primera pila en 1800, introdujo el trminofuerza electromotriz (fem), se ha convertido en tradicin el uso de tal frase para referirse a lafuente de energaelctrica que causa que lascargasse muevan en los circuitos elctricos, y aunque la palabrafuerzaest fuera de contexto, se sigue utilizando con frecuencia hoy en da.

Note que cuando el bucle de alambre est en posicin horizontal como se muestra en la figura 1 no hay lineas de campo cruzando el reaAdel bucle, sin embargo, cuando gira 90 se coloca en posicin vertical y todo el flujo magntico pasa por su interior. Evidentemente el rea efectiva que enfrenta las lineas de campo va creciendo gradualmente entre ambas posiciones extremas.

Para determinar la expresin de clculo de lafeminducida en la espira que rota, nos basaremos en la expresin de lafeminducida en un conductor en movimiento,=Blv, descrita en el artculo,La ley de induccin de Faraday. En el esquema de la izquierda de la figura 2 se muestra el lazo de alambre rotando en la direccin de las manecillas del reloj en un campo magntico constante dirigido a la derecha. La fuerza magntica que afecta los portadores de carga (F = qvB) en los lados del bucleabycdno est dirigida paralela a el eje del alambre, si no perpendicular a este lo que implica que en estos lados no hay fuerza neta que tienda a hacer circular la corriente por el bucle, esto es, no se producefem.

Una situacin diferente se produce en los ladosbcy aden los que la fuerza magntica sobre los portadores de carga si tiene un valor neto en la direccin paralela a los alambres y por ello se induce unafemque es la que, a resumidas cuentas, hace circular la corriente en el circuito externo. En todo instante de tiempo,t, el ladobctiene una velocidad,v,y forma un ngulocon las lineas del campo magntico como se muestra en el esquema de la derecha de la figura 2. Debemos tener en cuenta ahora que la componente devparalela a las lineas de campo no produce efecto alguno sobre las cargas del alambre, mientras que la componente de la velocidad perpendicular a las lineas de campo magntico produce una fuerza magntica que mueve los electrones dechaciab. De esta forma, lafeminducida en el ladobces igual aBlv, dondeles la longitud del lado yves la componente devperpendicular a las lineas de campo.

Igualmente unafemde la misma magnitud se induce en el ladoday comov=vsen, lafemtotal inducida ser:

=2Blv= 2Blvsen (ecuacin 1)

Cuando el bucle gira a una velocidad angularconstante se tiene que:

=t (ecuacin 2)

Adems, como todos los puntos en los lados,bc,y,da, giran en trayectorias circulares de radioralrededor del eje central; para el mismo caso de velocidad angular constante tenemos que la velocidad lineal es:

v=r= (l'/2)/ (ecuacin 3)

dondel' es la longitud de los ladosab,y,cd.

Sustituyendo en la ecuacin 1 los valores de las ecuaciones 2 y 3 se llega a que lafeminducida responde a la expresin:

= 2Bl(l'/2)sent = Bll'sent (ecuacin 4)

Como el productolxl' es igual al rea,A, del bucle; y si el bucle tiene una cantidadNde espiras, finalmente se tendr que:

= NBAsent (ecuacin 5)

La ecuacin 5 deja claro dos cosas:

1. que lafeminducida tiene un comportamiento sinusoidal con el tiempo como se indica en el grfico inferior de la figura 1.2. que el valor mximo de lafem(max) se produce cuando el plano del bucle es paralelo a las lineas de campo (=90) ya que aqu senalcanza su mximo valor (1), y equivale a:max=NBA (ecuacin 6)

Hasta qu hemos descrito solo el principio fsico de operacin de los generadores de corriente alterna, pero en los potentes generadores de la industria elctrica que operan a grandes potencias se requiere de mucho ms que eso, estas mquinas son obras de ingeniera monumentales.

Generadores de corriente directaFigura 3. Esquema del generador de corriente directa.

Uno de estos aparatos se muestra esquemticamente en la figura 3. Como podr apreciar la construccin del generador de corriente directa es esencialmente igual al de alterna, con la diferencia de que la conexin del lazo que rota se hace a travs de un anillo dividido en secciones, llamadoconmutador.

Lafemde estas mquinas siempre tiene la misma polaridad como se muestra en el grfico inferior de la figura 3, en el que podr observarse que la magnitud de lafemes pulsante. La particularidad del anillo colector de la corriente de estar dividido, hace que durante el giro las diferentes secciones del anillo colector cambien de escobilla contactada cada media vuelta del lazo de manera sincronizada con el cambio de polaridad de lafeminducida (por eso lo de conmutador). De esta forma el contacto de cada una de las escobillas siempre se har con una seccin del conmutador que tiene la misma polaridad de lafem.

Motores elctricosUn motor elctrico es, en principio, un generador funcionando a la inversa; en lugar de suministrar energa mecnica al eje de entrada para producir energa elctrica, se suministra energa elctrica al aparato y se obtiene energa mecnica de salida en el eje del motor. Si en el generador de la figura 3 cambiamos la lmpara por una pila, se producen fuerzas magnticas sobre los lados horizontales del lazo que dan lugar a un momento de fuerza que lo hace girar. El conmutador invierte la corriente cada media vuelta garantizando con ello que el momento de fuerza sea siempre en la misma direccin. Este momento generado convierte el antiguo generador en una mquina que puede realizar trabajo til, es decir unmotor. Si alimentamos un motor con corriente alterna, podemos prescindir del conmutador ya que la corriente invierte la direccin automticamente cada media vuelta. La velocidad de rotacin de este ltimo tipo de motor est sincronizada con la frecuencia de cambio de la corriente alterna.