Principio Generador
Páginas: 8 (1760 palabras)
Publicado: 12 de octubre de 2015
Funcionamiento de un generador de imanes
permanentes aplicando la expresión de
Lorentz
Introducción: fórmula de Lorentz
Un generador de imanes permanentes consta de un conjunto de imanes que “se
mueven” frente a unas bobinas “fijas”. Aunque la ley de Faraday es la que con más
frecuencia se aplica al fenómeno de inducción eléctrica, la fórmula de Lorentz es de
más fácil aplicación y da unaexplicación más sencilla de este mismo fenómeno de
inducción. La ley de Faraday considera la espira, en la que se induce la fuerza
electromotriz, en todo su conjunto y su expresión matemática se aplica a la superficie de
la espira, mientras que la fórmula de Lorentz se aplica a los conductores que forman la
espira.
Previamente a la aplicación de la fórmula de Lorentz a una espira, explicaremos
la fórmulade Lorentz para un segmento conductor que se mueve en un campo
magnético estático.
A
S
S
S
S
+
S
S
S
S
S
S
v
B
_
En el dibujo anterior se considera que el segmento AB se mueve hacia la
derecha, por encima de un imán cuyo polo norte es la cara posterior de la hoja, y el
polo sur está en la propia hoja. El campo magnético es pues perpendicular a la hoja de
papel y dirigido hacia dentro.En este caso sencillo, la expresión de Lorentz es:
ε = vBL
donde L es la longitud del segmento AB. El polo positivo de la ε es el extremo A del
segmento y el polo negativo es el extremo B. En un generador de imanes permanentes,
no es el conductor el que se mueve en el campo magnético sino al contrario, los
conductores que forman las espiras permanecen quietos y son los imanes los que se
mueven.En este caso, el anterior dibujo se puede redibujar en la forma:
A
+
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
v
_
B
En este dibujo, el imán se mueve hacia la derecha, y el segmento está en reposo.
Esta situación es equivalente, por movimiento relativo, a que el imán se encuentre en
reposo y el conductor se mueva hacia la izquierda. Es por ello que para mantener la
polaridad de la f.e.m. inducida en elsegmento conductor, el polo Norte del imán está en
la cara superior de la hoja de papel y el campo magnético sale del papel.
Si el polo Sur del imán está en la cara superior de la hoja de papel, y el imán se
mueve hacia la derecha, la tensión generada en el segmento AB es la representada en la
figura siguiente.
A
_
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
B
v
+
Fem inducida en una espira cuadradagenerada por imanes móviles
Consideraremos a continuación que un imán se mueve hacia al derecha y pasa
enfrente (y por debajo) de una espira cuadrada abierta, que consideramos formada por
tres segmentos, dos verticales y el otro horizontal, conectados entre si, y el cuarto
segmento, que cerraría la espira, esta partido en su mitad y abierto. Por simplicidad en
la explicación, la superficie del imán esligeramente inferior a la de la espira
(considerada cerrada), y la anchura del imán es igual a la de la espira. Cuando el imán
pase enfrente de los segmentos verticales AB y CD inducirá f.e.m. en ellos cuya
polaridad estará de acuerdo con lo presentado anteriormente.
A
N
D
v
B
C
+A
+
N
1.- Primera posición: el imán esta pasando enfrente
del primer lado de la espira (lado AB). Lapolaridad
será
A = polo positivo
B = polo negativo.
En el lado CD aun no se induce tensión.
La polaridad total de la espira será la que se muestra
en la figura
2.- Segunda posición: el imán esta pasando
enfrente del segundo lado de la espira (lado
CD). La polaridad será
D = polo positivo
C = polo negativo.
En el lado AB ya no se induce tensión.
La polaridad total de la espira será la que se
muestra en lafigura
+
-
D
v
B
C
+
A
D
+
N
v
B
C
-
Si el polo del imán que esta pasando
enfrente de la espira es S en vez de N, las polaridades de la espira son las inversas de las
explicadas en los dos casos anteriores.
A continuación consideraremos dos imanes cuyos polos son opuestos, y que
pasan enfrente de la espira. Cuando esta pasando el primer imán enfrente del lado AB,
se tiene la...
permanentes aplicando la expresión de
Lorentz
Introducción: fórmula de Lorentz
Un generador de imanes permanentes consta de un conjunto de imanes que “se
mueven” frente a unas bobinas “fijas”. Aunque la ley de Faraday es la que con más
frecuencia se aplica al fenómeno de inducción eléctrica, la fórmula de Lorentz es de
más fácil aplicación y da unaexplicación más sencilla de este mismo fenómeno de
inducción. La ley de Faraday considera la espira, en la que se induce la fuerza
electromotriz, en todo su conjunto y su expresión matemática se aplica a la superficie de
la espira, mientras que la fórmula de Lorentz se aplica a los conductores que forman la
espira.
Previamente a la aplicación de la fórmula de Lorentz a una espira, explicaremos
la fórmulade Lorentz para un segmento conductor que se mueve en un campo
magnético estático.
A
S
S
S
S
+
S
S
S
S
S
S
v
B
_
En el dibujo anterior se considera que el segmento AB se mueve hacia la
derecha, por encima de un imán cuyo polo norte es la cara posterior de la hoja, y el
polo sur está en la propia hoja. El campo magnético es pues perpendicular a la hoja de
papel y dirigido hacia dentro.En este caso sencillo, la expresión de Lorentz es:
ε = vBL
donde L es la longitud del segmento AB. El polo positivo de la ε es el extremo A del
segmento y el polo negativo es el extremo B. En un generador de imanes permanentes,
no es el conductor el que se mueve en el campo magnético sino al contrario, los
conductores que forman las espiras permanecen quietos y son los imanes los que se
mueven.En este caso, el anterior dibujo se puede redibujar en la forma:
A
+
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
v
_
B
En este dibujo, el imán se mueve hacia la derecha, y el segmento está en reposo.
Esta situación es equivalente, por movimiento relativo, a que el imán se encuentre en
reposo y el conductor se mueva hacia la izquierda. Es por ello que para mantener la
polaridad de la f.e.m. inducida en elsegmento conductor, el polo Norte del imán está en
la cara superior de la hoja de papel y el campo magnético sale del papel.
Si el polo Sur del imán está en la cara superior de la hoja de papel, y el imán se
mueve hacia la derecha, la tensión generada en el segmento AB es la representada en la
figura siguiente.
A
_
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
B
v
+
Fem inducida en una espira cuadradagenerada por imanes móviles
Consideraremos a continuación que un imán se mueve hacia al derecha y pasa
enfrente (y por debajo) de una espira cuadrada abierta, que consideramos formada por
tres segmentos, dos verticales y el otro horizontal, conectados entre si, y el cuarto
segmento, que cerraría la espira, esta partido en su mitad y abierto. Por simplicidad en
la explicación, la superficie del imán esligeramente inferior a la de la espira
(considerada cerrada), y la anchura del imán es igual a la de la espira. Cuando el imán
pase enfrente de los segmentos verticales AB y CD inducirá f.e.m. en ellos cuya
polaridad estará de acuerdo con lo presentado anteriormente.
A
N
D
v
B
C
+A
+
N
1.- Primera posición: el imán esta pasando enfrente
del primer lado de la espira (lado AB). Lapolaridad
será
A = polo positivo
B = polo negativo.
En el lado CD aun no se induce tensión.
La polaridad total de la espira será la que se muestra
en la figura
2.- Segunda posición: el imán esta pasando
enfrente del segundo lado de la espira (lado
CD). La polaridad será
D = polo positivo
C = polo negativo.
En el lado AB ya no se induce tensión.
La polaridad total de la espira será la que se
muestra en lafigura
+
-
D
v
B
C
+
A
D
+
N
v
B
C
-
Si el polo del imán que esta pasando
enfrente de la espira es S en vez de N, las polaridades de la espira son las inversas de las
explicadas en los dos casos anteriores.
A continuación consideraremos dos imanes cuyos polos son opuestos, y que
pasan enfrente de la espira. Cuando esta pasando el primer imán enfrente del lado AB,
se tiene la...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.