Te has preguntado alguna vez ¿cómo se genera la electricidad que utilizas en tu hogar? seguro has escuchado que se genera en una represa, con un generador eólico o incluso en una planta nuclear y eso es correcto, pero no responde completamente a nuestra pregunta si estás pensando que cada una de estas máquinas convierte movimiento en electricidad, ya estamos más cerca de la verdad pero su funcionamiento sigue siendo un misterio En post anteriores estudiamos como una carga eléctrica en movimiento puede generar un campo magnético también que dos cuerpos con campo magnético interactúan entre sí pudiendo generar movimiento como en los motores eléctricos y básicamente la forma en que se genera la electricidad es invirtiendo este proceso.
Después de que Hans Christian Oersted descubriera que una corriente eléctrica puede generar un campo magnético surgió la duda de si ¿podría un campo magnético generar una corriente eléctrica? quien descubrió la respuesta a esta pregunta fue Michael Faraday ya que mientras hacía pruebas con magnetos, se dio cuenta de un extraño comportamiento cuando pasaba un imán por el interior de una espira de cobre recubierto en los extremos del cable se generaba una diferencia de voltaje pero con la particularidad de que esto sólo ocurrirá cuando el magneto estaba en movimiento y que además el sentido del voltaje variaba dependiendo de la dirección en que se movía el imán, de hecho con materiales muy simples podemos comprobar que esto ocurre, solamente necesitamos un multímetro un cable y un imán.
con sus experimentos Michael Faraday terminó por definir la ley de inducción la cual nos dice que: la fuerza electromotriz generada es igual a la derivada del campo magnético respecto al tiempo ¿y qué significa esto en palabras simples? vamos a revisar con calma, en primer lugar la fuerza electromotriz, si bien tiene su propia definición, es equivalente al voltaje que se va a generar en el circuito, el flujo del campo magnético se refiere a la dirección y la fuerza del campo magnético y finalmente la deriva la respecto al tiempo podría ser traducida simplemente como una variación en el tiempo y aquí varios se deben estar preguntando ¿qué pasa con ese signo negativo?
bueno, lo definió Heinrich Lenz quien descubrió que la polaridad de la fuerza electromotriz es tal que genera una corriente cuyo campo magnético se opone el cambio que la genera su comportamiento se puede apreciar en este experimento es sólo un imán cayendo dentro de un tubo de cobre pero aún así pareciera que rompe la ley de gravedad y eso es porque el mismo campo magnético del imán está generando una corriente que a su vez, genera un campo magnético que se opone a su movimiento.
Pero creo que nos estamos alejando mucho del tema volviendo a nuestro experimento inicial ¿qué pasa si tenemos una espira conectado a un voltímetro y dejamos este magneto en una posición estática por tres segundos? Exacto! no pasa nada porque la fórmula nos decía que debía haber una variación del flujo del campo magnético en el tiempo y como el imán estuvo en el mismo lugar siempre, no hubo ninguna variación, volvamos a intentarlo ¿qué pasa esta vez si es que acercamos el imán durante los tres segundos? se genera una diferencia de voltaje ¿y si lo hacemos hacia el otro lado? creo que ya lo entendieron, pero miren lo que pasa si repetimos el ciclo Lo que está pasando es que se está generando una corriente alterna cada vez que estamos más cerca de entender cómo funciona esa caja negra que vimos al principio así que veamos cómo se compara lo que tenemos hasta el momento con los generadores utilizados en la actualidad.
el generador eólico gira porque el aire choca con sus aspas y genera un torque respecto del eje, lo cual genera energía las hidroeléctricas dejan que agua que está en altura caiga sobre turbinas obligándolas a girar y generando energía y las centrales nucleares producen una gran cantidad de calor que se utiliza para calentar agua la cual al evaporarse expande su tamaño y al ser guiada por las tuberías, adivinen que... hace girar una turbina seguro que ya se dieron cuenta, pero nuestro generador utiliza un movimiento lineal y los demás generadores tienen un movimiento circular y podríamos implementar un sistema mecánico para convertir el movimiento circular en lineal y generar la energía pero no es así como funcionan exactamente al agregar más piezas aumentamos la complejidad del sistema y por lo mismo aumentamos las posibilidades de que éste falle pero quizás lo más importante, es que en cada contacto entre dos piezas se va a generar un roce (fricción) el cual nos va a hacer desperdiciar la energía que con tanto esfuerzo estamos tratando de obtener así que lo ideal sería convertir directamente el movimiento circular en energía eléctrica.
¿recuerden el motor de Peter Barlow? Faraday hizo su propio generador sospechosamente similar el cual al girar un disco de cobre por el medio de un imán genera una corriente continua en este caso particular es el material conductor el que se está moviendo y no el campo magnético pero la fórmula sigue siendo cierta, ya que en realidad "como se mide el movimiento" va a depender de la referencia que se está utilizando Ahora tomemos un imán girando en un eje y pongamos un material conductor alrededor de el Dado que durante la mitad del trayecto los imanes se están acercando a uno de los cables y durante la mitad se están alejando la variación del flujo magnético se invierte y por lo tanto se va a generar una corriente alterna Pero si además intercambiamos los imanes por el cable conductor y le agregamos un conmutador y le agregamos un conmutador para cambiar la conexión de los cables o sea, básicamente usamos un motor de corriente continua entonces vamos a generar... corriente continua existen múltiples configuraciones con más o menos polos magnéticos o con una diferente disposición de los cables pero todos funcionan bajo el mismo principio: la Ley de Faraday
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