Page 621 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

602 Capítulo 31 Inducción electromagnética

4. Explicará el funcionamiento de los generadores simples de ca y cd; calculará la fem
instantánea y máxima o la corriente generada por un generador de ca simple.
5. Demostrará por medio de diagramas que ha adquirido los conocimientos acer­
ca de los motores devanados en serie y devanados en derivación, y resolverá
problemas de corriente de arranque y voltaje de operación.
6. Explicará el funcionamiento de un transformador y resolverá problemas que
impliquen cambios en la corriente, en el voltaje o en la potencia.

Hemos visto que un campo eléctrico puede producir un campo magnético. En este capítulo estu­
diaremos que el proceso inverso también es cierto: un campo magnético puede generar un cam­
po eléctrico. Una corriente eléctrica se genera mediante un conductor que tiene un movimiento
relativo respecto a un campo magnético. Una bobina giratoria en un campo magnético induce
una fem alterna, la cual origina una corriente alterna (ca). A este proceso se le llama inducción
electromagnética y es el principio de operación en el cual se basan muchos dispositivos eléctri­
cos. Por ejemplo, los transformadores y generadores eléctricos de ca aprovechan la inducción
electromagnética para producir y distribuir energía eléctrica en forma económica.

Ley de Faraday

Faraday descubrió que cuando un conductor corta las líneas de flujo magnético, se produce
una fem entre los extremos de dicho conductor. Por ejemplo, se induce una corriente eléctrica
en el conductor de la figura 31.1a a medida que éste se mueve hacia abajo, atravesando las
líneas de flujo. (Con la letra i minúscula indicaremos, las corrientes inducidas y las corrientes
variables.) Cuanto más rápido sea ese movimiento, tanto más pronunciada será la desviación
de la aguja del galvanómetro. Cuando el conductor se mueve hacia arriba a través de las
líneas de flujo se puede hacer una observación similar, excepto que en ese caso la corriente
se invierte (véase la figura 31.1b). Cuando no se cortan las líneas de flujo, por ejemplo si el
conductor se mueve en dirección paralela al campo, no se induce corriente alguna.
Supongamos que cierto número de conductores se mueven a través de un campo magné­
tico, como se observa en la figura 31.2, al descender una bobina de N espiras a través de las
líneas de flujo. La magnitud de la corriente inducida es directamente proporcional al número
de espiras y a la rapidez del movimiento. Es evidente que se induce una fem mediante el
movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético. Cuando la bobina permanece
estacionaria y el imán se mueve hacia arriba se observa el mismo efecto.

Figura 31.1 Cuando un conductor corta líneas de flujo magnético se induce una corriente eléctrica.