INFORME CIRCUITOS ELECTRICOS: MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Introduccin:

Principio de funcionamiento de un motor de corriente contina

El principio de funcionamiento de los motores elctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsin que ejercen los polos magnticos de un imn permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, estando tambin relacionada con la regla de la mano derecha e izquierda interactan con los polos magnticos de un electroimn que se encuentra montado en un eje. Este electroimn se denomina rotor y su eje le permite girar libremente entre los polos magnticos norte y sur del imn permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.

Cuando la corriente elctrica circula por la bobina de este electroimn giratorio, el campo electromagntico que se genera interacta con el campo magntico del imn permanente. Si los polos del imn permanente y del electroimn giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magntico o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batera.

La ley de Lorentz

La ley de Lorentz establece que una partcula cargada Q que circula a una velocidad v por un punto en el que existe una intensidad de campo magntico B , sufrir la accin de una fuerza F denominada fuerza de Lorentz cuyo valor es proporcional al valor de Q, B y v se obtiene por medio de la siguiente expresin:F =qv B

La regla de la mano izquierda, o regla de Fleming es una ley mnemotcnica utilizada en electromagnetismo que determina el movimiento de un conductor que est inmerso en un campo magntico o el sentido en el que se genera la fuerza dentro de l.Funcionamiento:En un conductor que est dentro de un campo magntico perpendicular a l y por el cual se hace circular una corriente, se crea una fuerza cuyo sentido depender de cmo interacten ambas magnitudes (corriente y campo). Esta fuerza que aparece como resultado se denomina fuerza de Lorentz. Para obtener el sentido de la fuerza, se toma el dedo ndice de la mano (izquierda) apuntando a la direccin del campo magntico que interacta con el conductor y con el dedo corazn se apunta en direccin a la corriente que circula por el conductor, formando un ngulo de 90 grados. De esta manera, el dedo pulgar determina el sentido de la fuerza que experimentar ese conductor.La regla de la mano izquierdaLa regla de la mano derecha o del sacacorchos es un mtodo para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prcticamente en dos maneras; para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y para movimientos y direcciones rotacionales.

As, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la derecha" (en el sentido de la agujas de un reloj) el sacacorchos o el tornillo "avanza", y viceversa, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la izquierda" (contrario a las agujas del reloj), el sacacorchos o el tornillo "retroceden".La regla de la mano derecha

Maxwell unific todas las leyes y ecuaciones clsicas de electricidad y magnetismo que existan hasta entonces. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clsicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell.La virtud de las ecuaciones de Maxwell es que en ellas aparecen a primera vista los campos elctricos E y magntico B y su forma simple permite relacionarlas entre s para obtener nuevos resultados y predecir nuevas consecuencias.Sobre las 4 leyes:La ley de Maxwell

La primera describe cmo es el campo elctrico debido a cargas en reposo; (Ley de Gauss, explica la relacin entre el flujo del campo elctrico y una superficie cerrada).

D=

La ley dice que el flujo elctrico a travs de una superficie cerrada es proporcional a la densidad carga que hay en el interior de la superficie.Esta ley puede interpretarse, en electrosttica, entendiendo el flujo como una medida del nmero de lneas de campo que atraviesan la superficie en cuestin. Para una carga puntual, este nmero es constante si la carga est contenida por la superficie y es nulo si esta fuera (ya que hay el mismo nmero de lneas que entran como que salen). Adems, al ser la densidad de lneas proporcionales a la magnitud de la carga, resulta que este flujo es proporcional a la carga si est encerrada (o nulo, si no lo est).Esta ley es ms general que la ley de Coulomb, ya que se trata de una ley universal, vlida en situaciones no electrostticas en las que la ley de Coulomb no es aplicable.

La segunda traduce en forma matemtica la imposibilidad de separar los polos magnticos de un imn; (Ley de Gauss para el campo magntico, es equivalente a afirmar que el monopolo magntico no existe. ).

B = 0

Esta ley primordialmente indica que las lneas de los campos magnticos deben ser cerradas. Los campos magnticos, a diferencia de los elctricos, no comienzan y terminan en cargas diferentes, esto expresa la no existencia del monopolo magntico (un imn con un solo polo magntico). Si en algn momento se demuestra que B0, se demostrar la existencia de monopolos magnticos, y la Ley de Gauss para el campo magntico debera modificarse para adoptar la forma:B=m (donde m correspondera a la densidad de monopolos magnticos)

La cuarta recoge la aportacin de Faraday.

xE = - B/ t

Establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magntico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. Adems demuestra que un voltaje puede ser generado variando el flujo magntico que atraviesa una superficie dada, esto es la base del funcionamiento de los motores elctricos y los generadores elctricos.La tercera expresa en trminos de campos magnticos y corrientes elctricas el descubrimiento de Oersted (Ley de Ampre generalizada)

xH = J + D/ t

En el caso especfico estacionario esta relacin se corresponde a la ley de Ampre (xH = J). Para campos no estacionarios (los que varan a travs del tiempo), Maxwel reformul esta ley aadindole el ltimo trmino, confirmando que un campo elctrico que vara con el tiempo produce un campo magntico.