Corriente alterna

Aplicación de los fenómenos de inducción a la producción de corrientes

Si dentro del campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, se hace mover una espira inerte, de manera que corte en su movimiento líneas de fuerza, aparecerá en ella lógicamente una corriente inducida, puesto que en su interior se habrá producido una variación de flujo.

En tal caso la energía mecánica empleada en mover la espira se convierte en la energía eléctrica que se origina.

Se llama inductor el imán o electroimán que engendra el campo magnético fijo.  Inducido es el circuito en el que aparece la corriente de inducción.

Fuerza electromotriz alterna

En el instante inicial, estando la bobina o espira en la posición primera de la figura, perpendicular a las líneas de fuerza del campo, el flujo magnético que la atraviesa es máximo y vale:

En el instante t, en que la espira ha girado  un ángulo a, el flujo que la atraviesa vale:

Si se designa por ω la velocidad angular del movimiento de rotación de la espira, el valor de a será  y, por lo tanto:

Ya que

Estas variaciones expedientadas por el flujo que atraviesa la espira generan en esta una fuerza electromotriz inducida, cuyo valor es:

Al no ser siempre igual la velocidad de variación del flujo  , tampoco lo es la fuerza electromotriz inducida.

Mediante el cálculo infinitesimal, se demuestra que el valor de la fuerza electromotriz inducida viene dado por:

La fuerza electromotriz alcanza su valor máximo cuando el seno es igual a la unidad:

Designando por  el valor máximo, se puede expresar:

El valor instantáneo de la fuerza electromotriz alterna se obtiene sustituyendo el valor máximo en la formula inicial:

Representación gráfica y característica de la fuerza electromotriz alterna

En la gráfica se representan en  las abscisas los tiempos en cuartos de periodo  y en las ordenadas el flujo, la fuerza electromotriz inducida y la intensidad de corriente. Como magnitudes periódicas que son, la gráfica repetirá su forma después de cada periodo.

Se comprueba que durante la primera vuelta de la espira (un periodo) la fuerza electromotriz inducida crece desde cero hasta el valor máximo ; a enseguida se disminuye, hasta anularse; vuelve a aumentar, pero en sentido contrario, hasta alcanzar de nuevo el valor máximo  y, por último, decrece, hasta anularse nuevamente. Este ciclo se repite para la segunda vuelta, para la tercera y así sucesivamente, mientras-dure el movimiento de la espira.

En toda fuerza electromotriz alterna, se consideran las características:

– Periodo es el tiempo necesario para completar un ciclo, Se representa por T, y corresponde al tiempo que tarda la espira en dar una revolución completa.

– Frecuencia Es el número de ciclos que tienen lugar cada unidad de tiempo. Se representa por f, y corresponde al número de revoluciones que efectúa la espira por unidad de tiempo. La relación entre periodo y frecuencia viene dada por la expresión:

– Pulsación es la velocidad angular dela espira. Se representa por ω.

– Fase es el ángulo descrito por la espira en un instante determinado. Se representa por a.

Se deduce que la relación entre pulsación y fase vine dada por la expresión: