Inductancia, Motores y Generadores de CC.

ESCUELA SUPERIOR
POLITECNICA DEL
LITORAL
Inductancia, Motores y
Generadores de CC.
Informe de Laboratorio de Física C
Profesor:
Ronald Rovira
Fecha de Entrega: 07/09/2010
Paralelo: 14
Alumno
Carlos Bernal A.
Resumen
Demostramos que la energía mecánica se transformó en energía eléctrica y como las
bobinas atrasan el flujo de la corriente y como también influye si la frecuencia es alta o
baja en la bobina.
Introducción
En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo
magnético,
y la intensidad de corriente eléctrica, I:
La autoinducción es el fenómeno por el que una corriente eléctrica (intensidad) que varía
en el tiempo en un circuito eléctrico produce en el mismo circuito otra fuerza
electromotriz o voltaje inducido opuesto a la variación del voltaje del inductor.
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el
campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de
fuerza de dicho campo magnético.
Un rotor es la parte giratoria de una máquina.
Procedimiento Experimental
Armamos el circuito como nos indica la guía, con un reóstato, una fuente de voltaje y dos
bombillas. Cerramos el circuito y anotamos lo observado.
Luego aumentamos la resistencia en el reóstato y volvemos a cerrar el circuito. Anotamos
las observaciones.
Armamos otro sistema como indica la guía. Giramos la manivela en sentido horario y
antihorario. Anotamos las observaciones para ambos casos. Aumentamos las revoluciones
en la maquina.
Por último con una fuente de voltaje y dos cables conectados a la misma, colocamos
cuidadosamente los cables en la punta de la bobina y observamos.
Resultados
El bombillo conectado en serie con el inductor se demoraba en prenderse con la misma
intensidad que el otro bombillo. Sin el yugo el bombillo alcanzaba la misma intensidad en
menor tiempo. El bombillo conectado en serie con el inductor no se prendió como el otro
bombillo. Sin el yugo si se prendía un poco pero no alcanzaba la misma intensidad que el
otro bombillo
Al girar la bobina en sentido horario la aguja del voltímetro marcaba un valor fijo pero en
sentido negativo, es decir no había lectura, mientras que cuando giraba en sentido
antihorario si había lectura.
Al conectar los terminales de los cables conectados a la fuente con los semi-anillos de la
bobina, ésta comenzaba a rotar, con una excepción, que era cuando la bobina estaba
vertical con respecto a los imanes; en esa posición no rotaba para nada. En contraste,
cuando se encontraba en posición horizontal, al conectarse con la fuente giraba lo más
rápido, comparando con la velocidad de rotación al encontrarse la bobina entre las
posiciones mencionadas anteriormente.
Discusión
Observamos el comportamiento de un inductor y su efecto en un circuito con resistencias,
tanto cuando se alimentaba con corriente continua y con corriente alterna. Por definición,
sabemos que el rol de un inductor es atrasar la corriente con respecto al voltaje en un
circuito. Esto se debe a que al conectar el circuito, esa corriente que pasa crea un campo
magnético, y como la corriente comienza a fluir significa que el flujo cambia. Frente a este
cambio en el flujo, lo que el inductor hace es inducir una fem contraria a este cambio de
flujo, por lo que en un inicio dicho dispositivo se comporta con un switch abierto, y la
corriente total en el circuito viene a ser cero. Conforme transcurre el tiempo, esta
oposición al paso de corriente disminuye, y el inductor empieza a permitir el paso de la
misma. Este fenómeno lo observamos claramente en la primera actividad.
Primero, al alimentar el circuito con una fuente de voltaje continuo, apenas se cierra el
switch el bombillo conectado en serie a la bobina (inductor) no se prendió, mientras que
aquel conectado en paralelo sí lo hizo. De manera rápida, el bombillo en serie comenzó a
prenderse hasta iluminarse con la misma intensidad que el otro: justamente el
comportamiento que esperábamos observar. Al introducir el yugo en la bobina obtuvimos
que el bombillo en serie tardó un poco más en prenderse. Esto es porque, como el yugo
puede magnetizarse, lo que hace es intensificar la oposición al paso de corriente del
inductor, y por ende, su inductancia. Cabe mencionar que este proceso de retardo duró
unos segundos, ya que como la tensión era continua, el flujo no está cambiando
constantemente.
Para el caso en que se alimentó el circuito con tensión alterna, se tuvo que también se
retrasó la corriente en el bombillo conectado en serie al inductor, pero ahora la intensidad
a la que llegó no es la misma que la del bombillo conectado en paralelo. Esto se debe
básicamente al hecho que la tensión, y por ende la corriente que circula por ellos, es
alterna así que el flujo está constantemente variando. Lo que provoca esta situación es
una oposición constante por parte del inductor y por eso es que el bombillo no se prende
con la misma intensidad del otro bombillo. Ahora, así como el yugo en el caso de corriente
continua afectaba el tiempo que le tomaba prenderse el bombillo, acá también influye,
nada más que el efecto es mucho mayor, de modo que el bombillo, al introducir el yugo
en el inductor, nunca se prendió mientras lo observamos.
El motor eléctrico tiene un comportamiento análogo al de los generadores, solo que se da
en sentido contrario. Al conectar la bobina a la fuente de voltaje continuo, esa corriente, a
más de inducir un campo magnético, interactúa con el campo magnético ya presente.
Como sabemos, existe un momento dipolar magnético asociado con la bobina, y éste
tiende a alinearse con el campo. Como no están alineados la bobina rota. Esto es
justamente lo que explica el comportamiento observado cuando la bobina no rotaba en
posición vertical; en esta situación el momento magnético ya se encontraba alineado con
el campo, por lo que no habría ningún momento de torsión creado. En cambio, al estar en
posición horizontal, la desviación es máxima con respecto a la dirección del campo, y por
eso la velocidad de rotación es la mayor que en otras posiciones.
Conclusiones
Los inductores retrasan la corriente tanto en un circuito de corriente continua como de
corriente alterna el efecto es mucho mayor en un circuito de corriente alterna, y en
ambos el retraso de la corriente se intensifica con un núcleo de hierro en el interior del
inductor.
Los generadores eléctricos tanto de corriente alterna o continua pueden lograrse a partir
de una fuerza mecánica, como es el girar la bobina empleada, y este proceso de
transformación de energía es muy eficiente.
En un motor eléctrico, cuando el momento magnético de la bobina está alineado con el
campo magnético externo, no rota, ya que no se genera un momento de torsión. Por eso
los motores tienen devanados en muchas direcciones, para prevenir un situación como tal
y también maximizar la velocidad de rotación.
Bibliografía
SERWAY, R (1993), Física, vol. II. Edit. McGraw – HiH, sexta edición. Capitulo 28
HALLIDAY – RESNICK, (1992) Física, parte 2, cap. 34, CESCSA, duodécima reimpresión.
Fisica General de Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga cuarta edición.
Fisica, Principios con Aplicaciones - 6ta Edicion - Douglas Giancoli