Trabajo de Maquinas Electricas1Erika Poveda epoveda@est.ups.edu.ec Libio Calle lcalle@est.ups.edu.ec

1 IntroduccinEste documento tiene por objetivo el comprendimiento conceptual por sobre el modelado matemtico de: Ley de induccin de Faraday Ley de Lenz Ley de Biot-Savart Reglas de Fleming As como el de identificar en un proceso de transformacin de voltajes el momento en que cada una de estas leyes y reglas son tiles.

transversal a las lneas de flujo magntico de un campo magntico.

Figura 1.1 Modelado grafico Ley de Faraday

1. Ley de Induccin de Faraday

En la figura se puede apreciar que el conductor que se encuentra entre los puntos CD es introducido en un campo magntico transversal a la orientacin del conductor y al sentido de movimiento de este ltimo, esto produce que en los extremos del conductor se presente una diferencia de potencial (voltaje), demostrando as que la induccin de voltaje requiere de: 1. 2. 3. Un campo o flujo magntico Un conductor transversalmente al campo orientado

Movimiento transversal de conductor respecto al campo.

Michael FaradayEn 1831 Michael Faraday realizo una serie de experimentos que involucraban esencialmente un imn y un conductor elctrico y a travs de estos experimentos y observaciones estableci que los voltajes inducidos son aquellos producidos cuando se mueve un conductor en sentido

Si uno de estos tres aspectos no se cumple, simplemente no hay induccin de voltaje, ntese que el tercer requisito apunta a un movimiento relativo del conductor respecto al campo, en

otras palabras que no precisamente el conductor es el que necesita estar en movimiento dentro del campo, puede darse el caso de que el conductor este esttico y el campo varen alrededor del conductor, siendo este el caso de igual manera cumple los tres aspectos y se puede dar una induccin de voltaje. Esta fue la ley ms conocida que enunci Faraday, en la que demostraba que el voltaje inducido es directamente proporcional a la velocidad con la que cambia el flujo magntico que atraviesa una superficie con el circuito como borde.

2. Ley de Lenz:

Heinrich Friedrich Emil LenzEl sentido de la corriente inducida se puede obtener de la ley de lenz que establece que, 1.2 Ley de Faraday Aplicada en Transformadores El sentido de la corriente inducida sera tal que su flujo se opone a la causa que la produce.

Con el conocimiento debelado en el punto anterior se puede explicar de una mejor manera el funcionamiento de los transformadores de voltaje. Primero notaremos que un transformador bsicamente est formado por dos arrollamientos de conductor llamadas bobinas, un ncleo de material ferro magntico (conductor de lneas de flujo magntico) Como condicin de funcionamiento el efecto de transformacin no se puede realizar sin una fuente de corriente alterna, en la que la corriente vari respecto al tiempo, este hecho har que el flujo magntico generado alrededor del ncleo ferro magntico sea variable en el tiempo, y pueda producir en la segunda bobina una induccin de voltaje.

En las figuras se puede observar que cuando el imn se acerca a las espiras, el flujo magntico a travs de las espiras aumenta. De acuerdo con la Ley de Lenz, las corrientes inducidas deben crear flujos , que se deben oponer al aumento del flujo inicial, y los sentidos de las corrientes sern los indicados. El campo magntico es producido por la corriente elctrica que circula por un conductor. Para determinar la expresin del campo magntico producido por una corriente se emplean dos leyes: la ley de Biot-Savart y la ley de Ampre El campo magntico es producido por la corriente elctrica que circula por un conductor. Para determinar la expresin del campo magntico producido por una corriente se

emplean dos leyes: la ley de Biot-Savart y la ley de Ampre El flujo de un campo magntico uniforme a travs de un circuito plano viene dado por:

donde: Figura 3.1 Principio motor elctrico = Flujo magntico. La unidad en el SI es el weber (Wb). B = Induccin magntica. La unidad en el SI es el tesla (T). S = Superficie del conductor. = ngulo que forman el conductor y la direccin del campo. En la grafica se aprecia lo que se explico anteriormente, un conductor con una corriente que es sometido a un campo magntico genera una fuerza y por ende un movimiento, este movimiento esta limitado sobre un eje central dejando en consecuencia una fuerza de torque, que se traduce en un motor elctrico

3. Ley de Biot-Savart

4.Ley de Fleming:Si las anteriores dos reglas son necesarias para comprender el comportamiento de los generadores y transformadores, la ley de BiotSavart deriva en una ley para comprender el funcionamiento de los motores elctricos. Esta ley establece que si un conductor por el cual circula una corriente elctrica est sometido a los efectos de un flujo magntico, eventualmente aparecer una fuerza que trate de expulsar el conductor del flujo o campo magntico. Los motores aprovechan esta fuerza, condenada a un eje central, lo que se traduce como una fuerza giratoria producida por un campo magntico

Sir John Ambrose Fleming

Si el pulgar, el dedo ndice y el dedo medio de la mano derecha se colocan en ngulo recto entre s, apuntando con el pulgar en la direccin en la que se mueve el alambre, y con el ndice en la direccin del campo, el dedo medio apuntar en la direccin convencional de la corriente inducida.

Referencias[1]Maquinas Electricas, Stephen J.Chapman [2]http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet /induccion/varilla/varilla.htm [3]http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fy q3/tema9/tema9.html [4]http://www.monografias.com/trabajos58/progr ama-electrotecnia-magnetismo/programaelectrotecnia-magnetismo2.shtml [5]http://generadoresdeca.blogspot.com/2009/08/ regla-de-la-mano-derecha-para.html

Figura Regla de la mano derecha para generadores

Figura Regla de la mano izquierda para motor

ConclusionesEn el punto mucho cuidado con el resultado, lo que se induce es un voltaje, la corriente es la consecuencia de conectar este voltaje a una carga. Las reglas de Fleming no parecen ser tiles pero en la prctica y el clculo son muy tiles ya que nos ayudan a predecir cmo se comportara el campo, las fuerzas o la corriente de la maquina que se trate.

Apndice ILa Constante de Boltzman Denominada a la relacin entre un concepto matemtico y una enigmtica calidad fsica simbolizada con K o KB, muy til para clculos relacionados con tomos, molculas, iones, electrones, etc. k = 1,38 10-23 J . k-1