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CORRIENTES INDUCIDAS
Producción de una corriente alterna
La corriente alterna se caracteriza porque su sentido cambia alternativamente con el tiempo. Ello es debido a que el generador que la produce invierte periódicamente sus dos polos eléctricos, convirtiendo el positivo en negativo y viceversa, muchas veces por segundo. La ley de Faraday-Henry establece que se induce una fuerzaelectromotriz (f.e.m.) ε en un circuito eléctrico siempre que varíe el flujo magnético Φ que lo atraviesa. Pero de acuerdo con la definición de flujo magnético (ecuación 12.1), éste puede variar porque varíe el área S limitada por el conductor, porque varíe la intensidad del campo magnético B o porque varíe la orientación entre ambos dada por el ángulo φ .
En las primeras experiencias de Faraday lascorrientes inducidas se conseguían variando el campo magnético B; no obstante, es posible provocar el fenómeno de la inducción sin desplazar el imán ni modificar la corriente que pasa por la bobina,haciendo girar ésta en torno a un eje dentro del campo magnético debido a un imán. En tal caso el flujo magnético varía porque varía el ángulo φ . Utilizando el tipo de razonamiento de Faraday, podría decirseque la bobina al rotar corta las líneas de fuerza del campo magnético del imán y ello da lugar a la corriente inducida. En una bobina de una sola espira la fuerza electromotriz que se induce durante un cuarto de vuelta al girar la bobina desde la posición paralela (φ = 90°) a la posición perpendicular (φ = 0°) puede calcularse a partir de la ley de Faraday-Henry, en la forma:
ε = - Δ/Δt =-B.S/t
Como el flujo Φ inicial es cero (cos 90° = 0) y el final es B.S (cos 0° = 1), la variación Δ o diferencia entre ambos es igual al producto B.S. Considerando el instante inicial igual a cero, resulta Δ t = t.0 = t, siendo t el tiempo correspondiente al instante final después de un cuarto de vuelta. De este modo se obtiene el resultado anterior.
Si se hace rotar la espira uniformemente, esemovimiento de rotación periódico da lugar a una variación también periódica del flujo magnético o, en otros términos, la cantidad de líneas de fuerza que es cortada por la espira en cada segundo toma valores iguales a intervalos iguales de tiempo. La f.e.m. inducida en la espira varía entonces periódicamente con la orientación y con el tiempo, pasando de ser positiva a ser negativa, y viceversa,de una forma alternativa. Se ha generado una f.e.m. alterna cuya representación gráfica, en función del tiempo, tiene la forma de una línea sinusoidal.
El alternador
Es el nombre que recibe el generador de corriente alterna. Se basa en la producción de una fuerza electromotriz alterna mediante el fenómeno de inducción electromagnética. El imán que genera el campo magnético se denomina inductor yla bobina en la que se induce la fuerza electromotriz recibe el nombre de inducido. Los dos extremos de hilo conductor del inducido se conectan a unos anillos colectores que giran junto con la bobina. Las escobillas, que suelen ser de grafito, están en contacto permanente, mediante fricción, con los anillos colectores y transmiten la tensión eléctrica producida a los bornes del generador endonde puede conectarse a un circuito exterior. Por lo general, la bobina del inducido se monta sobre un núcleo de hierro. La elevada permeabilidad magnética de este material hace que el campo magnético que atraviesa la bobina aumente; ello significa que las líneas de fuerza se aproximan entre sí aumentando el flujo magnético y, consiguientemente, el valor máximo de la f.e.m. inducida. Un efectosemejante se consigue aumentando el número de espiras del inducido.
En los grandes alternadores, el inducido está fijo y es el inductor el que se mueve, de modo que en este caso no son necesarios los anillos colectores ni las escobillas. Aunque la inducción electromagnética depende del movimiento relativo entre el campo magnético y el conductor, con este procedimiento se consigue salvar algunos...