Antes del descubrimiento de la inducción electromagnética , la única fuente de energía era la pila de Volta o la de Daniell, que producían energía cara y en pequeñas cantidades. Gracias a la inducción electromagnética, una gran cantidad de trabajo mecánico puede transformarse en energía eléctrica de forma rápida y económica, induciendo una corriente en un circuito. Algunos fenómenos basados en la inducción electromagnética son el funcionamiento de generadores y motores eléctricos.
La energía eléctrica es la forma de energía más consumida, pues se puede producir y distribuir de forma económica y es muy versátil. Es transportada y distribuida en la instalación eléctrica para su utilización.
Los alternadores transforman grandes cantidades de trabajo mecánico en electricidad y los transformadores permiten la distribución eficaz de esta electricidad. Ambos dispositivos son aplicaciones directas de la inducción electromagnética, pero también lo son las dinamos, los micrófonos…, e incluso las guitarras eléctricas.
Aplicaciones de la inducción electromagnética
Un generador eléctrico es un dispositivo de una instalación eléctrica que transforma una determinada forma de energía en energía eléctrica. Si el generador produce corriente eléctrica continua suele recibir el nombre de dinamo y, si produce corriente alterna, se le llama alternador.
En las centrales eléctricas se produce energía eléctrica a gran escala utilizando una fuerza electromotriz para mover una turbina unida a un generador eléctrico (alternador). La fuerza que mueve las turbinas puede provenir del agua, el vapor, el viento, etc. Según la fuente de energía primaria que se transforma en energía eléctrica, existen distintos tipos de centrales:
Hidroeléctricas: Las turbinas son movidas por el agua que cae por un desnivel. La energía primaria es energía mecánica (energía potencial del agua).
Térmicas: Las turbinas son movidas por vapor. El calor necesario para obtener vapor procede de la combustión de materiales fósiles, como carbón, petróleo o gas natural.
Nucleares: Las turbinas son movidas por vapor, que se obtiene de la fisión nuclear en un reactor, (energía nuclear).
También existen centrales que utilizan otras fuentes de energía: eólica (viento), maremotriz (las olas del mar), geotérmica (el interior de la Tierra)…
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El alternador y la dinamo
El alternador
Consiste en una espira plana que gira a velocidad angular constante en el seno de un campo magnético uniforme creado por imanes permanentes. Los extremos de la espira están conectados a dos anillos que giran solidariamente con esta. Un circuito externo se acopla a los anillos mediante dos escobillas.
A medida que gira la espira va variando el número de líneas de campo magnético que la atraviesan, debido a que varía la superficie de la espira expuesta a los polos del imán. Aparece una corriente eléctrica (una fuerza electromotriz) en la espira que hace circular la corriente eléctrica en el circuito exterior.
La fuerza electromotriz inducida (fem) varía en el tiempo de forma sinusoidal, es decir, es periódica y cambia alternativamente de polaridad.
En los alternadores de uso común se usa una bobina de N espiras para aumentar en un factor N el flujo magnético y la fuerza electromotriz inducida.
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La dinamo
Consiste en una espira plana que se hace girar entre los polos de un imán, de modo que la variación de flujo magnético que atraviesa la espira genera una corriente inducida.
Los extremos de la espira están conectados a dos semianillos apoyados sobre las dos escobillas. A cada media vuelta de la espira los semianillos cambian de escobilla y así, la corriente del circuito externo circula siempre en el mismo sentido.
Se llama receptor eléctrico a cualquier dispositivo que transforma energía eléctrica en cualquier otra forma de energía. Si transforma energía eléctrica en trabajo mecánico, recibe el nombre de motor eléctrico.
El motor eléctrico consiste en una espira plana por la que circula una corriente eléctrica situada entre los polos de un imán. El campo magnético del imán ejerce sobre la espira un par de fuerzas que la hacen girar. Así se consigue realizar trabajo mecánico.
