Inducción electromagnéticaInducción electromagnética

Capítulo 31Física Sexta edición Paul E. Tippens

Capítulo 31Física Sexta edición Paul E. Tippens

Ley de Faraday Ley de Faraday Fem inducida por un conductor en Fem inducida por un conductor en

movimiento movimiento Ley de LenzLey de Lenz El generador de caEl generador de ca El generador de ccEl generador de cc Fuerza contraelectromotriz en un motorFuerza contraelectromotriz en un motor Tipos de motoresTipos de motores El transformadorEl transformador

Ley de FaradayLey de FaradayLey de Faraday:Ley de Faraday:Un conductor puede inducir una Un conductor puede inducir una femfem mediante el mediante el movimientomovimiento relativo entre el conductor y el campo magnético.relativo entre el conductor y el campo magnético.

• El movimiento relativo movimiento relativo entre un conductor entre un conductor y un campo magnético induce una fem en y un campo magnético induce una fem en el conductor. el conductor.

• La La dirección de la fem inducida dirección de la fem inducida depende de depende de la dirección del movimiento del conductor la dirección del movimiento del conductor con respecto al campo. con respecto al campo.

• La La magnitud de la femmagnitud de la fem es directamente es directamente proporcional a la proporcional a la rapidez rapidez con la que el con la que el conductor corta las líneas de flujo magnético. conductor corta las líneas de flujo magnético.

• La La magnitudmagnitud de la fem es directamente de la fem es directamente proporcional al proporcional al número de espiras número de espiras del del conductor que cruza las líneas de flujo.conductor que cruza las líneas de flujo.

ε φ=−N

t

Δ

Δε φ

=−Nt

Δ

Δ

Fem inducida por un conductor en Fem inducida por un conductor en movimientomovimiento

Se induce una Se induce una emf emf cuando cuando un alambre se un alambre se mueve mueve perpendicularmente perpendicularmente al campo al campo magnético.magnético.

donde:

ε= la emf inducida

B = fuerza del campo magnético

l = longitud del alambre

v = velocidad de movimiento

= ángulo del alambre con respecto a las líneas de flujo

donde:

ε= la emf inducida

B = fuerza del campo magnético

l = longitud del alambre

v = velocidad de movimiento

= ángulo del alambre con respecto a las líneas de flujo

ε =Blvsinε =Blvsin

Ley de LenzLey de Lenz

Ley de Lenz:Ley de Lenz: Una corriente inducida fluirá en una dirección tal Una corriente inducida fluirá en una dirección tal que por medio de su campo magnético se opondrá al movimiento que por medio de su campo magnético se opondrá al movimiento del campo magnético que la produce.del campo magnético que la produce.

Ley de Fleming:Ley de Fleming: Si el pulgar, el dedo Si el pulgar, el dedo índice y el dedo medio de la mano índice y el dedo medio de la mano derecha se colocan en ángulo recto derecha se colocan en ángulo recto entre sí, apuntando con el pulgar entre sí, apuntando con el pulgar en la dirección en la que se mueve en la dirección en la que se mueve el alambre, y con el índice en la el alambre, y con el índice en la dirección del campo, el dedo medio dirección del campo, el dedo medio apuntará en la dirección apuntará en la dirección convencional de la corriente convencional de la corriente inducida.inducida.

El generador de caEl generador de caUn Un generador eléctrico generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía convierte la energía mecánica en energía eléctrica.eléctrica.Básicamente está formadoBásicamente está formado

por tres componentes:por tres componentes:

Un imán inductor Un imán inductor Una armaduraUna armadura Anillos colectores con Anillos colectores con

escobillasescobillas

Si la armadura gira con una Si la armadura gira con una velocidad angular velocidad angular constanteconstante en un campo magnético en un campo magnético constante, la magnitud de la constante, la magnitud de la fem inducida fem inducida varía en forma varía en forma sinusoidal sinusoidal con respecto al con respecto al tiempo.tiempo.

ε ε πinst maxsin 2 ft=ε ε πinst maxsin 2 ft=

i iinst maxsin 2 ft= πi iinst maxsin 2 ft= π

El generador de ccEl generador de ccUn Un generadorgenerador simple desimple de ca ca se se puede convertir fácilmente en puede convertir fácilmente en un un generadorgenerador de cc de cc al sustituir al sustituir los anillos colectores por un los anillos colectores por un conmutadorconmutador de anillo partido. de anillo partido.

Fuerza contraelectromotrizFuerza contraelectromotriz• En un En un motor eléctricomotor eléctrico, un momento de torsión magnético , un momento de torsión magnético

provoca que una espira gire en un campo magnético constante. provoca que una espira gire en un campo magnético constante. • Una Una bobina que girabobina que gira en un campo magnético inducirá una fem en un campo magnético inducirá una fem

que se opone a la causa que la origina.que se opone a la causa que la origina.• Por lo tanto, Por lo tanto, cualquier motor es al mismo tiempo un cualquier motor es al mismo tiempo un

generadorgenerador..

De acuerdo con la De acuerdo con la ley de ley de LenzLenz, una fem inducida de , una fem inducida de este tipo debe oponerse a la este tipo debe oponerse a la corriente que se suministra corriente que se suministra al motor. Por esta razón, a al motor. Por esta razón, a la la femfem inducida en un motor inducida en un motor se le llama se le llama fuerza fuerza contraelectromotrizcontraelectromotriz..

Tipos de motoresTipos de motoresLos motores de cc se clasifican de acuerdo con la forma en que Los motores de cc se clasifican de acuerdo con la forma en que están conectadas las están conectadas las bobinasbobinas y la y la armaduraarmadura. .

Cuando las bobinas de la Cuando las bobinas de la armadura se armadura se conectan en conectan en serieserie, se dice que el motor , se dice que el motor está está devanado en seriedevanado en serie..

Cuando el devanado de la Cuando el devanado de la armadura está conectado armadura está conectado en en paraleloparalelo, se dice que el , se dice que el motor está motor está devanado en devanado en derivaciónderivación..

El transformadorEl transformador

Las partes básicas de un Las partes básicas de un transformador simple son:transformador simple son:

primary voltage

secondary voltage

primary turns

secondary turns=

primary voltage

secondary voltage

primary turns

secondary turns=

εε

p

s

p

s

N

N=

εε

p

s

p

s

N

N=

Un transformador que produce un voltaje de salida Un transformador que produce un voltaje de salida secundario mayor secundario mayor se llama se llama transformador elevadortransformador elevador..

Un transformador que produce un voltaje de salida Un transformador que produce un voltaje de salida secundario menor secundario menor se llama se llama transformador reductortransformador reductor. .

Una Una bobina primariabobina primaria conectada a una fuente conectada a una fuente de ca.de ca.

Una Una bobina secundaria bobina secundaria conectada a la carga.conectada a la carga.

Un núcleo de hierro Un núcleo de hierro dulcedulce..

Conceptos clave Conceptos clave

fem inducidafem inducida

Ley de LenzLey de Lenz

Generador de caGenerador de ca

Generador de ccGenerador de cc

Campo magnéticoCampo magnético

ArmaduraArmadura

Anillos colectoresAnillos colectores

ConmutadorConmutador

Inducción electromagnéticaInducción electromagnética

Fuerza contraelectromotrizFuerza contraelectromotriz

Motor en derivaciónMotor en derivación

Motor en serie Motor en serie

Motor compuestoMotor compuesto

Transformador elevadorTransformador elevador

Transformador reductorTransformador reductor

Eficiencia de un Eficiencia de un transformadortransformador

Resumen de ecuaciones Resumen de ecuaciones

ε φ=−N

t

Δ

Δε φ

=−Nt

Δ

Δε ε πinst maxsin 2 ft=ε ε πinst maxsin 2 ft=

i iinst maxsin 2 ft= πi iinst maxsin 2 ft= π

primary voltage

secondary voltage

primary turns

secondary turns=

primary voltage

secondary voltage

primary turns

secondary turns= ε

εp

s

p

s

N

N=

εε

p

s

p

s

N

N=

ε =Blvsinε =Blvsin