Motor
26 Mar, 2013
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PDFE xerador
PRESENTACIÓN: O xerador que proporciona unha corrente alterna (CA) está basicamente formado por unha expira que rota no seo dun campo magnético uniforme. Un traballo mecánico é o responsable dese movemento de rotación. Un receptor é o dispositivo inverso do xerador, transformando enerxía eléctrica en enerxía non eléctrica. Se esta última é unha enerxía mecánica o dispositivo denomínase motor.
- Motional Mechanisms of Homopolar Motors & Rollers, H. K. Wong, Phys. Teach. 47, 463 (2009)
- Levitated Homopolar Motor, H. K. Wong, Phys. Teach. 47, 124 (2009)
INTRODUCIÓN: Os motores e xeradores eléctricos son os grupos de aparellos que se utilizan para converter a enerxía mecánica en eléctrica (xerador), ou viceversa (motor), mediante fundamentos electromagnéticos.
OBXECTIVO: Demostrar que os motores tamén poden funcionar como xeradores, grazas á lei de Lenz da indución.
MATERIAIS: 2 pequenos motores de corrente continua (combinación “condutor” e “escravo”), dúas pilas de petaca, cable, unha lámpada.
MONTAXE: Fixamos os 2 motores a unha placa base conectados entre si polo eixo, un conectado a unha fonte de alimentación e o outro a unha lámpada.
EXPLICACIÓN: Os compoñentes dun xerador e dun motor eléctrico son os mesmos e por tanto a súa función pode ser intercambiada. Se facemos virar cun motor eléctrico o eixo doutro motor este último convértese nun xerador. O decrecemento de enerxía potencial por unidade de carga é a forza contraelectromotriz (f.c.m.) do motor, mentres o incremento de enerxía potencial por unidade de carga é a forza electromotriz (f.e.m.) do xerador.
CONCEPTOS: forza contraelectromotriz, forza electromotriz, lei de Lenz, corrente inducida.
MÁIS INFORMACIÓN:
TEXTOS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2011-2012: Eloy Barcia, Jaime Castiñeira, Cristian Chapela, Marta Fernández
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
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La ley de Lenz es la responsable, entre otros fenómenos, de las chispas que saltan al desenchufar un aparato, ya que el sistema tiende a mantener la corriente incluso aunque se abra el circuito, por lo que aparece una corriente inducida que circula brevemente por el aire, cerrando el circuito.
Entre las aplicaciones del electromagnetismo se encuentra la cocina de inducción: consiste en un imán en espiral situado debajo de una placa vitrocerámica. Este imán produce un campo magnético alterno, y al colocar un recipiente metálico sobre la cocina se inducen corrientes de Foucault en el propio recipiente, así como en el agua y/o alimentos que contiene. El calor liberado por estas corrientes es el que se emplea para cocinar los alimentos.
Resúltame moi interesante esta experiencia xa que permite que o alumnado se familiarice cun dos inventos que máis transformou a vida dos humanos no século XIX, o motor eléctrico, e que segue a ser unha peza imprescindible en case toda actividade humana. A nosa vida pode ser tal e como a coñecemos grazas, en parte, a estas máquinas polo que resulta moi interesante o seu estudo nun aula de secundaria. Nesta experiencia obsérvase como ambos dispositivos (motor e xerador) realizan o mesmo traballo pero á inversa. O motor transforma enerxía eléctrica en enerxía mecánica, o xerador (peza fundamental nas centrais eléctricas) transforma a enerxía mecánica en enerxía eléctrica. Atopei neste enlace unha serie de actividades que poden ser moi interesantes para realizar a partir da práctica. Poderíase propoñer que as estudantes traballen sobre estes exercicios para aumentar o seu coñecemento sobre o funcionamento destes dispositivos.
Uno de las primeras demostraciones científicas que vi en el instituto, y todavía a día de hoy recuerdo la experiencia, y el principio en el que se basa, rememorando la bobina de cobre girando sin parar. La inversión del proceso del motor, creando energía eléctrica a partir de la energía cinética es una fantástica forma de ilustrar la generación de energía de las centrales eléctricas hidráulicas, eólicas o maremotrices, en las que la fuerza de los diversos elementos naturales es aprovechada para la generación de electricidad para ciudades o territorios.
La experiencia ilustrada en los vídeos es muy útil para mostrar la dualidad motor-generador de las máquinas rotativas eléctricas. Esta dualidad se puede mostrar también de forma más sencilla, con solo un motor/generador de corriente continua, tal como se indica en este otro vídeo del canal de Youtube “Cienciabit: Ciencia y Tecnología”. Así, el alumnado podrá observar como al conectar la máquina rotativa a una pila, el eje gira (funcionamiento como motor), mientras que si se conectan los bornes a un multímetro y se gira el eje con la mano, se creará una diferencia de potencial (funcionamiento como generador). Además, podrán comprobar como al cambiar la polaridad (sentido de conexión de la pila) cambia el sentido de giro del motor en el primer caso; y viceversa, al cambiar el sentido de giro del eje cuando funciona como dinamo (generador) se modifica la polaridad del campo eléctrico.
Además de toda la teoría que envuelve al concepto de generador sería interesante aprovechar el montaje que se ve en el primer vídeo (para trabajar en clase es quizá mejor esa escala más pequeña) para tomar medidas de intensidad y tensión en cada uno de los extremos y calcular la pérdidas que se producen por el camino y que los alumnos no solo las identifiquen sino que propongan medidas para minimizar las mismas.