Principios Fundamentales de la Inducción Electromagnética y Dispositivos Eléctricos

Inducción Electromagnética

La producción de energía eléctrica en grandes cantidades se logra mediante los alternadores, gracias a este fenómeno. Asimismo, los transformadores eléctricos funcionan bajo este principio.

Pinza Amperimétrica

Permite medir la intensidad de corriente en un conductor sin necesidad de realizar contactos eléctricos directos. Basta con abrazar el conductor aislado; la medida aparece directamente en un amperímetro digital o de aguja.

El conductor produce un campo magnético circular que se conduce a través del circuito magnético de la pinza. En el otro extremo, se conecta una bobina donde se induce una Fuerza Electromotriz (F.E.M.) al ser cortada por dicho campo.

La F.E.M. inducida es proporcional a la intensidad de corriente que atraviesa el conductor, por lo que las lecturas se traducen fácilmente a amperios.

Interruptor Diferencial

Este sistema de detección funciona gracias a la inducción electromagnética. Cuando los flujos magnéticos alternos de entrada y salida, generados por las corrientes de entrada y salida, no son iguales, se produce en el núcleo toroidal un flujo diferencial. Este flujo diferencial hace posible que en una bobina auxiliar se induzca una pequeña tensión que, al ser aplicada a un electroimán, produce la apertura de los contactos del interruptor.

Corrientes de Foucault (Parásitas)

Este efecto aparece en corrientes alternas. Cuando estas corrientes variables recorren los bobinados de electroimanes, transformadores, motores o generadores, el núcleo de hierro queda sometido a la acción de un campo magnético variable. Dado que el metal del núcleo es un buen conductor de la corriente eléctrica, se genera en él una F.E.M. inducida que produce unas corrientes parásitas. Estas pueden alcanzar valores elevados debido a la baja resistencia del hierro, y el núcleo se calienta por efecto Joule, lo que reduce el rendimiento de motores, etc.

Mitigación de las Corrientes de Foucault

Para mitigar este efecto, se divide longitudinalmente el núcleo y se aíslan eléctricamente cada una de las partes, formando un grupo de chapas. De esta manera, cada chapa experimenta menos flujo, lo que reduce la F.E.M. inducida y, con ella, las corrientes parásitas.

Las chapas suelen tener menos de un milímetro de espesor y se aíslan con un barniz y un poco de silicio para elevar su resistencia.

Electromagnetismo: Principio Básico

La producción de electricidad por acción magnética ocurre cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético. En ese momento, aparece una fuerza electromotriz (F.E.M.) que se manifiesta como una tensión en los extremos del conductor.

Ley de Inducción Electromagnética de Faraday

Si movemos el conductor con un corte perpendicular a las líneas de campo, se produce una F.E.M.

Al cerrar el circuito, el sentido de la corriente inducida depende del movimiento relativo del conductor respecto al campo magnético.

Si movemos el conductor paralelo a las líneas de campo, no se detecta corriente.

Cuanto más rápido movemos la bobina, mayores son los valores de la corriente medida.

Solo se produce una F.E.M. mientras los conductores corten el campo magnético. Esta F.E.M. depende de la velocidad relativa de corte de los conductores respecto al campo magnético y aumenta con dicha velocidad.

Transformador Eléctrico

Si el número de espiras en el secundario es mayor que en el primario, la tensión del secundario será mayor que la del primario (transformador elevador). Lo contrario ocurre para un transformador reductor.

Corrientes Parásitas y Frecuencia

Cuanto mayor sea la frecuencia de los campos alternos a los que se someten los núcleos de hierro, mayor será su calentamiento.

Autoinducción

La F.E.M. de autoinducción se hace mayor al aumentar la velocidad con la que abrimos los contactos del interruptor y cuando mejor sea la capacidad de la bobina para generar flujo magnético.

Reglas de la Mano y Unidades Clave

Regla de la Mano Derecha (Generador)

Se utiliza para determinar el sentido de la corriente inducida en un conductor que se mueve dentro de un campo magnético.

Regla de la Mano Izquierda (Motor)

Se utiliza para determinar el sentido de la fuerza que actúa sobre un conductor por el que circula una corriente eléctrica dentro de un campo magnético.

Unidades Fundamentales

• B (Densidad de Flujo Magnético): Teslas (T)
• L (Longitud): metros (m)
• Velocidad: metros por segundo (m/s)