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Generador de corriente alterna - Contenido educativo

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Subido el 28 de marzo de 2021 por Àngel Manuel G.

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En este vídeo resolvemos el problema B3 del examen de EvAU de Madrid de Septiembre de 2020 sobre la fuerza electromotriz inducida en una espira debido al cambio del flujo de campo magnético.

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en este vídeo vamos a explicar lo que es un generador de corriente alterna 00:00:04
para explicarlo vamos a coger una espira circular aunque podría no ser circular 00:00:10
podría ser cualquier forma y vamos a poner un campo magnético que 00:00:17
la atraviese hacia afuera inicialmente este campo magnético va a ser 00:00:26
perpendicular a la superficie nos vamos a elegir un vector diferencial de 00:00:34
superficie como éste que será paralelo al campo por lo tanto el ángulo inicial 00:00:38
que vamos a tener entre el campo y diferencial de s 00:00:48
va a ser cero sin embargo vamos a hacer girar esta espira y la vamos a hacer 00:00:56
girar respecto de este eje de aquí 00:01:01
con una velocidad angular omega y esta omega vamos a decir que sea 00:01:06
de 100 y 00:01:13
radian es por según es decir vamos a tener una frecuencia que es omega entre 00:01:17
2 pi de 50 hercios pues bien si nos calculamos el flujo del campo magnético a 00:01:24
través de esta espira este flujo será la integral sin cerrar del campo producto 00:01:36
escalar con diferencial de superficie cuando hacemos este producto escalar nos 00:01:46
sale esto es a lo largo de la superficie no del campo nos sale 00:01:51
el producto del módulo por el diferencial de superficie y por el coseno 00:01:57
del ángulo que forman el ángulo que forman como toda la espira gira de forma 00:02:03
solitaria todo el rato va a ser el mismo es decir si yo miro la espira desde 00:02:08
arriba ahora mismo yo tengo la espira así y el campo así 00:02:12
cuando la espira gire será así y el ángulo que van a formar será este 00:02:17
y cuando la espira gira un poco más pues será así y el ángulo que van a formar 00:02:26
será este pero todos los puntos de la espira forman el mismo ángulo este de 00:02:31
aquí es el mismo que éste y todos los puntos de esta espira en este instante son iguales y todos 00:02:37
los puntos de esta espira son perpendiculares al campo por lo tanto este coseno no cambia con 00:02:45
la superficie si cambia con el tiempo pero me da igual porque yo no estoy integrando con el tiempo 00:02:51
el campo vamos a decir que sea también uniforme que no cambie con la superficie con el tiempo 00:02:55
podría cambiar aunque normalmente tampoco cambia entonces este campo saldrá fuera y el coseno 00:03:01
también nos queda el campo por el coseno y por la integral a lo largo de la superficie pues de la 00:03:07
superficie como hemos dicho que esto podría ser circular o no vamos a decir simplemente que esto 00:03:16
sea la superficie si es circular pues pi por r al cuadrado si es cuadrada pues lado al cuadrado o 00:03:21
lo que se considere esto de aquí vamos a llamarlo superficie y por lo tanto este flujo va a ser el 00:03:27
campo por la superficie por el coseno de cita pero cita va a ir aumentando con esta omega de aquí 00:03:32
este ángulo cita va a ser cita inicial que es cero más omega por tiempo por lo tanto cuando sustituya 00:03:41
este ya sé que es cero, me va a quedar un flujo que será el campo por la superficie por el coseno de omega t. 00:03:50
Ahora que tengo el flujo puedo aplicar la ley de Faraday-Lenz, ley de Faraday-Lenz, 00:04:03
que nos dice que la fuerza electromotriz que se induce en nuestra espira 00:04:14
va a ser igual a la derivada de este flujo de campo magnético entre el tiempo, función del tiempo. 00:04:21
Cuando derivamos nos sale el campo magnético, la superficie, nos sale esta omega 00:04:33
y nos sale el seno de omega t, aquí me ha faltado un signo menos para la ley de Faraday-Lenz 00:04:40
y por lo tanto aquí el menos de derivar el coseno con el menos que ya hay nos queda positivo. 00:04:47
Aquí tenemos la fuerza electromotriz inducida, además con la ley de Ohm, 00:04:53
podemos convertir esta fuerza electromotriz inducida en la intensidad inducida, 00:05:00
que será la fuerza electromotriz inducida entre la resistencia de este circuito y esto será pues campo por superficie por omega dividido entre R por el seno de omega T. 00:05:08
Si representamos gráficamente este resultado que nos ha salido tendremos la siguiente gráfica. 00:05:30
esto de aquí será la intensidad y la representamos en el tiempo 00:05:38
esto es el tiempo y observamos que cuando el tiempo es 0 aquí pues pondríamos un 0 el seno 00:05:48
de 0 es 0 y por lo tanto empezamos aquí y tenemos una función acotada el seno es acotado por lo 00:05:55
tanto tendremos un valor máximo para la intensidad y el mismo valor mínimo para la intensidad y 00:06:02
Y entonces, pues nada, podemos ir dando valores o representar, ya sabemos cómo es una función seno, 00:06:11
que será una función que haga así, de esta manera. 00:06:17
Muy bien, ¿qué es lo que observamos en esta función? 00:06:26
Primero que observamos que tenemos aquí una distancia temporal, porque esto pinta tiempo, 00:06:29
que es el periodo, que es 2pi dividido entre omega, o 0,02 segundos. 00:06:35
La segunda cosa que vamos a observar es que este valor de aquí, de la intensidad máxima que podemos tener, 00:06:50
nos lo dice la fórmula aquí arriba es b por s por omega entre la resistencia y finalmente vamos 00:06:59
a observar que tenemos regiones en los que la intensidad es positiva pero tenemos otras regiones 00:07:11
en las que la intensidad es negativa. ¿Qué significará que la intensidad sea positiva? Pues 00:07:18
Recordamos que tenemos un diferencial de superficie que nos define una dirección positiva, que es esta, 00:07:24
y una dirección de giro cuando las cosas son positivas. 00:07:32
Por lo tanto, si la intensidad es positiva, giraremos de esta manera. 00:07:36
Mientras que si la intensidad es negativa, giraremos al revés. 00:07:41
Entonces giraremos hacia acá. 00:07:45
Y cuando vuelva a ser positiva, volveremos a girar en sentido antihorario 00:07:48
y cuando vuelva a ser negativa volveremos a girar en sentido horario. 00:07:54
Observamos que la intensidad tiene puntos en los que es cero 00:07:59
pero si utilizamos este tipo de intensidad para tener un filamento 00:08:06
filamento así y pasamos intensidad hacia allá y luego pasamos intensidad hacia allá 00:08:14
y luego para acá y para acá y para acá y para acá este filamento se va a calentar 00:08:21
y va a empezar a emitir a la hora de fabricar una bombilla nos da igual que la intensidad circule 00:08:24
en un sentido en otro o que vaya cambiando para pasar esto a corriente continua hay otro tipo de 00:08:30
dispositivos basados en condensadores que sirven para que estos saltos no nos apaguen el ordenador 00:08:38
cada vez que lo queremos encender debido a los cortes de corriente que habría en estos puntos 00:08:45
y así es como funciona un generador de corriente alterna. 00:08:51
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Idioma/s:
es
Autor/es:
Àngel M. Gómez Sicilia
Subido por:
Àngel Manuel G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
102
Fecha:
28 de marzo de 2021 - 19:28
Visibilidad:
Público
Duración:
09′ 01″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
265.21 MBytes

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