La práctica estudió la inductancia, motores y generadores de corriente continua. Se verificó que la inductancia se opone al flujo de corriente alterna y que esta oposición aumenta con la frecuencia, número de espiras y un núcleo de hierro. También se analizó la conversión de energía mecánica a eléctrica y viceversa. Adicionalmente, se demostró cómo un generador produce corriente alterna a través de la inducción electromagnética al girar una bobina en un campo magnético.

1. Inductancia,
motores y
generadores de
corriente continua
Practica #12: Laboratorio de Física C
Harry Carpio Salvatierra / Paralelo 25
Lunes 8 de Febrero, 2010

2. Objetivos
Verificar que las bobinas se oponen a la circulación de la corriente alterna, oposición
que aumenta si la frecuencia de la corriente aumenta, si aumenta el número de espiras de la
bobina, si el núcleo de la bobina es de hierro.
Analizar la transformación de energía mecánica en energía eléctrica y viceversa.
Resumen
En la práctica pudimos estudiar y observar, con un circuito muy sencillo, cómo se
atrasa la corriente debido a la inductancia; además cómo a través de la energía mecánica
podemos obtener corriente eléctrica; y por último el principio de funcionamiento de un motor
de corriente continua.
Introducción
Corriente cotinua y corriente alterna
Antes del descubrimiento de la inducción electromagnética, la única fuente de energía
eléctrica era de tipo continuo como la de una batería, pila de Volta o la de Daniell, que
producían electricidad de alto costo y de baja intensidad. Gracias a la inducción
electromagnética gran cantidad de trabajo mecánico puede transformarse de forma
La gran ventaja de la corriente alterna para el desarrollo tecnológico
consiste en que es posible trasladarla a grandes distancias, ya que se
pueden conseguir voltajes elevados para corrientes pequeñas que disipen poca
energía eléctrica. De esta forma, resulta eficiente llevar corriente
eléctrica desde las plantas generadoras de las ciudades, pueblos, industrias
y hogar.
Una de las desventajas de la corriente alterna radica en que no se la puede
almacenar. No existen baterías de corriente alterna.
económica en energía eléctrica.
La corriente continua siempre tiene el mismo sentido mientras que en la alterna el
sentido varía en el tiempo.
Inductancia
A la oposición de un elemento conductor (una bobina) a
cambios en la corriente que circula a través de ella se la conoce como En el SI la unidad de
inductancia. También se puede definir como la relación que hay inductancia se llama Henry (H):
entre el flujo magnético y la corriente que fluye a través de una
bobina. El valor de la inductancia viene dado exclusivamente por las
características de la bobina y por la permeabilidad magnética (μ) del
medio en el que se localiza.

3. Generador eléctrico
Corresponde a cualquier dispositivo que transforma una determinada forma de
energía a energía eléctrica. Si este generador produce una corriente continua, suele recibir el
nombre de dínamo. Si la corriente es alterna se denomina alternador.
EL DINAMO
Para hacer funcionar un dinamo se hace girar una
espira entre los polos de un imán, de modo que la
variación del flujo magnético que atraviesa la espira
genera una corriente inducida. Los extremos de la espira
están conectados a dos semianillos apoyados sobre 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.
EL ALTERNADO
Consiste en una espira plana que se hace girar
mecánicamente a una velocidad angular constante en un
campo magnético uniforme creado por imanes
permanentes.
Los extremos de la espira están conectados a dos
anillos que giran junto con la espira mediante dos
escobillas. A medida que la espira gira en el campo
magnético, el flujo magnético que la atraviesa varía y, por lo tanto, se induce una fem
en la espira que hace circular una corriente eléctrica en el circuito exterior.
Procedimiento experimental
a) Verificación que la inductancia atrasa la corriente con relación
al voltaje
Armamos el circuito que se muestra en esta sección, conectar el interruptor,
mover el reóstato hasta que las dos bobillas tengan la misma luminosidad, luego
desconecte el interruptor t y observar cual de las dos bombillas focos se enciende con
mayor intensidad.

4. b) Verificación de la ecuación
Armamos el equipo que se muestra en esta sección. Con el manubrio se gira el
inversor rotatorio aumentando lentamente la velocidad de rotación.
Para verificar los factores que influyen en la resistencia que opone la bobina al
paso de corriente eléctrica alterna, realizamos el siguiente experimento:
DEPENDENCIA DE CON LA FRECUENCIA
Con la bobina de 1000 espiras, núcleo de hierro en U cerrado con el
yugo, aumente lentamente la velocidad angular del inversor rotatorio. Anotar
las observaciones.
c) Algunas aplicaciones tecnológicas de la inducción
Comente las observaciones realizadas durante las demostraciones hechas por
el profesor.
d) Generador de corriente alterna
Armamos el equipo que se grafica en la figura
adjunta, giramos la bobina en sentido horario y
observamos el sentido de la aguja del voltímetro. Ahora
invertimos el sentido, es decir la giramos en sentido
antihorario y observamos nuevamente el sentido de
giro de la aguja del voltímetro. Aumentamos
lentamente el número de rpm de la bobina hasta que el
voltímetro registre un valor máximo.
Sustituimos el voltímetro para la tensión alterna por uno para tensión
continua, repetimos los giros de la bobina en ambos sentidos.

5. Resultados
1. Observaciones y datos
a) Verificación que la inductancia atrasa la corriente con
relación al voltaje
a1. Observaciones de los bombillos al cerrar nuevamente el
interruptor S.
Al cerrar el interruptor el bombillo que teníamos conectado al reóstato se
encendió primero y después de unos instantes el que teníamos conectado a la bobina.
b) Verificación de la ecuación
b1. Observaciones al aumentar la velocidad angular del inversor
rotatorio.
Al aumentar la velocidad angular del inversor rotatorio podemos observar una
variación en la luminosidad de los bombillos, es decir su luminosidad aumenta.
c) Algunas aplicaciones tecnológicas de la inducción
c1. Observaciones de los experimentos realizados
Podemos decir que la inducción nos permite poder transformar la energía
mecánica en energía eléctrica y transportarla en forma de corriente alterna largas
distancias, así podemos disponer de electricidad en nuestros hogares. .
d) Generador de corriente alterna
d1. Comente el sentido de rotación de la aguja de los voltímetros
en función del sentido de rotación de la bobina
El sentido de rotación de la bobina no guarda incidencia con el sentido en que
gira la aguja del voltímetro ya que lo que registra esta es la diferencia de potencia que
se genera al momento de transformar la energía mecánica en energía eléctrica por el
proceso de inducción.
Discusión
a) La corriente en un circuito que contiene una bobina, resistor y
batería ha alcanzado un valor constante. ¿La bobina tiene una
inductancia? ¿La bobina afecta el valor de la corriente? Explique
sus respuestas.
Una bobina es un inductor y por lo tanto siempre poseerá inductancia, esta
inductancia se opone a la circulación de la corriente alterna pero sin afectar su valor.
b) ¿Si el rotor es bipolar, por qué no arranca automáticamente el
motor, como lo hace si es de tres o más polos?
Este fenómeno se debe a que en el torque del motor esta dado por la ecuación
, es decir que si el dipolo está alineado con el campo magnético el producto
cruz seria cero, es decir el toque no se produciría instantáneamente.

6. d) ¿La inductancia de una bobina depende de la corriente en la
misma? Explique su respuesta
La inductancia de una bobina no depende bajo ningún término de la corriente
en ella sino que depende del número de espiras de la bobina.
Conclusiones
Al concluir esta práctica pudimos verificar que las bobinas se oponen a la circulación
de la corriente alterna y que dicha oposición aumenta si se le agrega un núcleo de hierro a la
bobina o si esta posee un mayor número de espiras, también aumenta al aumentar la
frecuencia de la corriente. Además podemos decir que a través de la energía mecánica
podemos generar corriente eléctrica, lo quedó demostrado con el generador y que la energía
eléctrica es capaz de transformarse en energía mecánica como es el caso cotidiano de
motores como la licuadora, una bomba de agua, etc.
La corriente alterna por tener ciclos largos es ideal para el transporte, es por esto que
a nivel macro las empresas eléctricas realizan sus transmisiones en corriente alterna, sin
embargo, esta no puede ser almacenada y para ello se emplea la corriente continua.
Bibliografía
Guía de laboratorio de Física C, ICF, ESPOL, revisión 1.
Física, Wilson-Buffa, 1ª edición.
Ciencias Plan electivo, Física, Cepech 2006.