INGENIERIA ELECTRICA - Inducción electromagnética

EL VOLTPor medio de experimentos se ha demostrado que la tensión o fuerza electromotriz de un volt se induce en un conductor simple cuando éste "corta" las líneas de un campo a razón de 100 millones de líneas por segundo. De acuerdo con esta definición, podemos establecer que la tensión inducida en un conductor dado depende directamente de la cantidad de líneas de fuerza magnética cortadas por el conductor yde la velocidad con que lo hace. Si estos dos factores son constantes, la tensión o fuerza electromotriz que puede ser inducida depende única y directamente del número de conductores que cortan las líneas del campo. Por esta razón, en las máquinas comerciales, las bobinas se construyen con varios cientos y hasta miles de vueltas de alambres. Para tener una imagen clara y comprensible de la importancia y relación de estos factores, veamos la figura, que representa el esquema de un generador elemental.
Generador eléctrico elemental. Consiste en una espira única que gira dentro del intenso campo magnético que existe entre dos polos magnéticos opuestos.
Supongamos que los electroimanes que forman la fuente del flujo electromagnético establecen un campo de cien millones de líneas de fuerza en la superficie de los polos, y que la parte rotativa de la máquina, llamada inducido, está formada por una sola espira. Por medio de la experimentación se ha establecido que un generador en tales condiciones produce una fuerza electromotriz que puede calcularse en la siguiente forma:
tensión o fuerza electromotriz media = nº conductores x nº líneas de fuerza / tiempo en segundos x 100.000.000
lo que expresado en símbolos, resulta:
E = N x F / T x (10)8
siendo:
E = tensión o fuerza electromotriz en volts. N = número de conductores que cortan el campo magnético. F = flujo magnético efectivo total en maxwells. (10)8 = forma matemática de expresar 100 millones, que significa multiplicar 10 x 10 x ... ocho veces, y se lee: diez elevado a la octava potencia. T = tiempo en segundos que tardan los N conductores en atravesar el campo.
Aplicando esta fórmula al generador elemental de la figura, que suponemos, para simplificar el cálculo, gire con una velocidad de una vuelta por segundo, tenemos: E = 4 volts. Dado que en nuestra espira única, ambos lados de la misma cortan las líneas de fuerza del campo magnético durante cada revolución, tenemos en realidad dos conductores y, por lo tanto, debemos poner N = 2, y el tiempo 0.5 segundos, dado que en cada media vuelta atraviesan el campo. Si ahora suponemos que la máquina gira a razón de 30 revoluciones por segundo, es decir, 1 800 revoluciones por minuto, velocidad muy común en los generadores comerciales, nuestro generador producirá una fuerza electromotriz de 4 x 30 = 120 volts.