Generador De C.a.

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.

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 más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.

Con este ejemplo, completamos las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de un campo magnético a través de una espira, F =B·S, como producto escalar de dos vectores, el vector campo B y el vector superficie S.

Cuando el campo cambia con el tiempo.

Cuando el área de la espira cambia con el tiempo.

Cuando el ángulo entre el vector campo B y el vector superficie S cambia con el tiempo. Situación que se discute en esta página.

Ley de Faraday y ley de Lenz

Supongamos que la espira gira con velocidad angular constante w . Al cabo de un cierto tiempo t el ángulo que forma el campo magnético y la perpendicular al plano de la espira es w t. El flujo del campo magnético B a través de una espira de área S es

F =B·S=B·S·cos(w t)

La fem en la espira es

La fem Ve varía sinusoidalmente con el tiempo, como se muestra en la figura. La fem alcanza su valor máximo en valor absoluto cuando w t=p/2 ó 3p/2, cuando el flujo F es mínimo (el campo magnético está en el plano de la espira), y es nula cuando w t=0 ó p, cuando el flujo es máximo (el campo magnético es perpendicular al plano de la espira).

Sentido de la corriente inducida

Aplicando la ley de Lenz podemos 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 carga

El sentido

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