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1 Teoría electrónica de la materia MATERIA Todo lo que usted ve a su alrededor está hecho de materia: el escritorio, el lapicero, el papel, el agua; inclusive, usted mismo. La materia es algo que tiene masa y ocupa espacio. Se puede encontrar en tres estados: SOLIDO, LÍQUIDO Y GASEOSO. ELEMENTOS DE LA MATERIA La materia está compuesta por elementos o sustancias que se encuentran normalmente en el universo, tales como Carbono, Oxigeno, Plata, Oro, etc. Hay sólo 104 elementos diferentes conocidos en el universo. La combinación de ellos en diferentes cantidades da origen a toda la materia. Figura 1 ATOMO Cada uno de los 104 elementos de la materia está compuesto de átomo (figura 1). Los átomos poseen un corazón central llamado núcleo, lleno de partículas cargadas positivamente (+) conocidas como PROTONES y de partículas sin carga llamados NEUTRONES. ELECTRONES Rodeando el núcleo, y en órbitas alrededor de éste, están las partículas cargadas negativamente (-) llamadas ELECTRONES. La diferencia importante entre los átomos es el número de electrones y protones que poseen. Esto es lo que hace que los elementos sean diferentes. Por ejemplo, el Hidrógeno tiene un protón y un electrón, mientras que el Oro tiene 79 protones y 79 electrones. PROTONES CARGADOS POSITIVAMENTE (+) NEUTRONES SIN CARGA ELECTRONES CARGADOS NEGATIVAMENTE (-). LOS ELECTRONES Y LA CORRIENTE ELECTRICA Por definición, la electrónica es la parte de la física que estudia el movimiento y el control de los electrones. LA CORRIENTE ELECTRONICA es el movimiento de millones de ELECTRONES a través de un conductor (cable). Cuando usted conecta una batería o pila a una bombilla, tal como se muestra en la (figura 2) la lámpara se ilumina puesto que una corriente electrónica circula a través de ella. La batería tiene dos polos o terminales, uno negativo que tiene millones y millones de electrones en exceso, y el positivo que tiene un déficit o falta de millones de electrones. Figura 2

Teoría electrónica de la materias6798652bafb7af34.jimcontent.com/download/version... · El código de colores consiste en un conjunto de líneas pintadas alrededor de las resistencias

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Teoría electrónica de la materia

MATERIA

Todo lo que usted ve a su alrededor está hecho de materia: el escritorio, el lapicero, el papel, el

agua; inclusive, usted mismo. La materia es algo que tiene masa y ocupa espacio. Se puede

encontrar en tres estados: SOLIDO, LÍQUIDO Y GASEOSO.

ELEMENTOS DE LA MATERIA

La materia está compuesta por elementos o sustancias

que se encuentran normalmente en el universo, tales

como Carbono, Oxigeno, Plata, Oro, etc.

Hay sólo 104 elementos diferentes conocidos en el

universo. La combinación de ellos en diferentes

cantidades da origen a toda la materia.

Figura 1

ATOMO

Cada uno de los 104 elementos de la materia está compuesto de átomo (figura 1). Los átomos

poseen un corazón central llamado núcleo, lleno de partículas cargadas positivamente (+) conocidas

como PROTONES y de partículas sin carga llamados NEUTRONES.

ELECTRONES

Rodeando el núcleo, y en órbitas alrededor de éste, están las partículas cargadas negativamente (-)

llamadas ELECTRONES. La diferencia importante entre los átomos es el número de electrones y

protones que poseen. Esto es lo que hace que los elementos sean diferentes. Por ejemplo, el

Hidrógeno tiene un protón y un electrón, mientras que el Oro tiene 79 protones y 79 electrones.

PROTONES CARGADOS POSITIVAMENTE (+)

NEUTRONES SIN CARGA

ELECTRONES CARGADOS NEGATIVAMENTE (-).

LOS ELECTRONES Y LA CORRIENTE ELECTRICA

Por definición, la electrónica es la parte de la física que estudia el

movimiento y el control de los electrones. LA CORRIENTE

ELECTRONICA es el movimiento de millones de ELECTRONES a través

de un conductor (cable).

Cuando usted conecta una batería o pila a una bombilla, tal como se

muestra en la (figura 2) la lámpara se ilumina puesto que una corriente

electrónica circula a través de ella. La batería tiene dos polos o

terminales, uno negativo que tiene millones y millones de electrones en

exceso, y el positivo que tiene un déficit o falta de millones de electrones. Figura 2

2

Por lo tanto, los electrones fluyen desde el terminal negativo de la batería hacia el terminal positivo,

(o sea de donde hay más electrones, a donde hay menos), pasando a través de la lámpara. Esto

constituye una corriente electrónica, la que hace que se encienda la lámpara.

Identificación de los componentes electrónicos Tabla 1

Aspecto

Nombre

Símbolo

Letra en el

esquema

Función

Batería

+ _

Almacena energía para generar corriente de electrones en los circuitos

Capacitor o condensador de cerámica

Un condensador o capacitor actúa como una batería temporal, pues almacena electricidad durante cierto lapso de tiempo. Los condensadores de cerámica almacenan pequeñas cantidades de electricidad.

Condensador electrolítico

+ _

Los condensadores o capacitores electrolíticos almacenan cantidades relativamente grandes de energía eléctrica. Poseen polaridad; lo que significa que tiene un terminal positivo y uno negativo, por lo tanto, se debe tener “cuidado” al conectarlos en un circuito. Deben instalarse con la polaridad correcta.

Circuito integrado

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Los circuitos integrados (CI), son partillas que contienen muchos componentes internamente (transistores, diodos, resistencias, condensadores, etc.), conectados formando un determinado circuito. Cada clase de circuito integrado posee un nombre o referencia y efectúa una función distinta de acuerdo a los componentes que posea y a la forma como están conectados con otros componentes. También son llamados “Chips”.

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Diodo

A C

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de corriente en una sola dirección. Puede comparar el diodo con una calle de “una sola vía”. Poseen dos terminales, uno es el Anodo y el otro es el Cátodo. El cátodo se indica con una banda que rodea el cuerpo del diodo.

Diodo emisor de luz (LED)

A C

Un LED es una clase especial de diodo, que emite luz cuando fluye una corriente a través de él. Tiene dos terminales llamados Anodo y Cátodo. El cátodo es indicado por un lado plano en la cubierta de plástico del LED, o por un terminal más corto.

Fotocelda o fotorresistencia

Una fotocelda es un tipo especial de resistencia, que varía de acuerdo a la intensidad de la luz que incida en su superficie.

Transistor

C

B E NPN C B E PNP

El transistor es un componente utilizado para controlar corrientes grandes por medio de corrientes pequeñas. Por tal motivo, puede ser usado como un amplificador de corriente. Tiene tres terminales llamados EMISOR, BASE Y COLECTOR. De acuerdo a su fabricación, los transistores pueden ser PNP o NPN. Observe la diferencia en el símbolo de cada uno de los tipos.

Resistencia o resistores

Una resistencia o resistor limita o controla la corriente que fluye a través de un circuito, presentando una oposición al paso de la corriente.

Potenciómetro

Un potenciómetro es una resistencia variable, cuyo valor depende de la posición de su eje móvil.

Interruptor o switch

Un interruptor o suiche es un dispositivo que abre o cierra un circuito eléctrico. Los interruptores o suiches pueden tener dos o más terminales.

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SCR

A C G

El SCR también permite el paso de corriente en una sola dirección, sólo que para que esto suceda se debe aplicar momentáneamente un voltaje positivo a un tercer terminal llamado compuerta o gate (G).

Parlante

El propósito del parlante es producir sonido a partir de la corriente que fluye a través de él. Convierte la corriente eléctrica en ondas sonoras.

LOS RESISTORES O RESISTENCIAS

Los resistores son uno de los componentes más populares y fundamentales en la electrónica.

Siempre los encontrará en los circuitos electrónicos. Su nombre proviene de la palabra Resistencia,

que es la oposición al paso de la corriente.

Como una resistencia se opone al paso de la corriente, al usarlas podemos CONTROLAR

fácilmente el paso de electrones a través de un conductor. Si hay mucha resistencia, circularán

pocos electrones y si hay poca resistencia circularán muchos.

Cada resistencia posee una cierta cantidad de resistencia. Esta se mide en Ohmios.

Por ejemplo, una resistencia de 100 ohmios opone más resistencia al paso de la corriente, que un

resistor de 10 ohmios.

EL CÓDIGO DE COLORES

El código de colores consiste en un conjunto de líneas pintadas alrededor de las resistencias.

(Figura 3) Con los colores de estas líneas podemos conocer el valor de la resistencia en ohmios, y

qué tan exacto es ese valor (precisión).

Figura 3

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¿CÓMO SE LEE EL CÓDIGO DE COLORES?

La primera banda es la primera cifra del número

La segunda banda es la segunda cifra del número

La tercera banda es el número de ceros que se añadirán a las dos cifras anteriores.

La cuarta banda representa un valor de tolerancia. Este banda, es usualmente dorada (5%) 0

plateada (10%). La tolerancia significa la precisión o exactitud en el valor del resistor.

Observe en la tabla 2 la forma de interpretar los colores de acuerdo a la posición que ocupa la banda

en la resistencia.

Tabla 2

Color Equivale a

Primera banda

Segunda banda

Banda multiplicadora

Tolerancia

Negro 0 0 0 x1

Marrón 1 1 1 x 10 + 1%

Rojo 2 2 2 x 100 + 2 %

Naranja 3 3 3 x 1 000

Amarillo 4 4 4 x 10 000

Verde 5 5 5 x 100 000

Azul 6 6 6 x 1 000 000

Violeta 7 7 7

Gris 8 8 8

Blanco 9 9 9

Dorado 5% x 0,1 + 5%

Plata 10 % x 0,01 + 10%

Números abreviados

Usualmente los valores de resistencia se abrevian usando la letra k para representar 1 000 ohmios,

y la letra M para representar 1 000 000 de ohmios, por ejemplo, un resistor de 1 K es un resistor de

1 000 ohmios, uno de 3,3 k es de 3.300 ohmios, uno de 2 M es de 2 000 000 ohmios; o sea 2

millones de ohmios.

Actividad: dibuje el átomo y sus componentes, los tres estados de materia, ejemplo de

materia, ejemplo de sustancias, defina: protón, electrón, neutrón, por definición, la electrónica

es la parte de la física que estudia, describa la figura 2, dibuje el símbolo de un transistor,

dibuje una batería, dibuje el símbolo de un diodo emisor de luz, la letra k es, relación de la

figura 3 con la tabla 2.

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La Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor es

directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la

resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:

donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Ω).

Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y

la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando.

La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:

Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V

y de I.

Georg Simón Ohm:

Georg Simón Ohm (1789-1854) fue un físico y matemático alemán que aportó a la teoría de la

electricidad la Ley de Ohm, conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes

eléctricas. Estudió la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza

electromotriz y la resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su nombre que

establece que: (U = I R).

Georg Simón Ohm, nace en 1789 en el seno de una humilde familia. Su padre

Johann Wolfgang Ohm y su madre le dieron desde pequeño excelente educación a

partir de sus propias enseñanzas.

Posiblemente Georg Ohm podría haber pertenecido a una familia numerosa, pero

como era normal en aquellos tiempos, muchos de sus hermanos murieron durante

la infancia, así que de los siete hijos que el matrimonio Ohm trajo al mundo sólo tres sobrevivieron:

Georg Simón, su hermana Elizabeth Bárbara y su hermano Martin, que llegó a ser un conocido

matemático.

En 1825 empieza a publicar los resultados de sus experimentos sobre mediciones de corriente y

tensiones, en el que destacaba la disminución de la fuerza electromagnética que pasa por un cable a

medida que éste era más largo. Siguió publicando sus trabajos, hasta que ya convencido de su

descubrimiento, publica un libro en 1827 Die

galvanische Kette, mathematisch

bearbeitet en el cual expone toda su teoría

sobre la electricidad, cuyo resultado más

destacable fue el planteamiento de una

relación fundamental llamada en la

actualidad Ley de Ohm, aunque se ha

demostrado que en realidad esta ecuación

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fue descubierta 46 años antes en Inglaterra por el brillante semiermitaño Henry Cavendish.

Una forma sencilla de recordar esta ley es formando un triángulo equilátero, donde la punta de arriba

se representaría con una V (voltios), y las dos de abajo con una I (intensidad) y R (resistencia)

respectivamente, al momento de cubrir imaginariamente cualquiera de estas letras, en automático

las restantes nos indicarán la operación a realizar para encontrar dicha incógnita. Ejemplo: si

tapamos la V, R e I estarán multiplicándose para encontrar el valor de V;

de igual forma si cubrimos R, quedará V/I al descubierto para encontrar la

incógnita R.

Algo de Historia sobre la Ley de Ohm:

Georg Simon Ohm fue un físico alemán cuyos estudios se centraron en la

electricidad. Descubrió en 1827 la ley que rige la conducción de la

electricidad, la cual la publicó en un folleto denominado “El circuito

galvánico examinado matemáticamente”, que se cumple en todos los

circuitos de las instalaciones modernas, tanto domésticos como en la conducción de la luz en los

cables de alta tensión. La unidad que se utiliza para medir la resistencia eléctrica tiene un nombre en

su honor: El Ohmio

Limitaciones de la ley de Ohm:

Esta ley no es aplicable en todos los casos, pues, tiene sus

limitaciones que describiremos a continuación:

Sólo es válida para conductores sólidos.

Es aplicable solamente en

corriente continua.

Es preciso tener en cuenta el calentamiento de los circuitos, pues,

estos al variar la temperatura alteran las propiedades físicas y la

resistencia eléctrica.

No se cumple en lámparas, rectificadores y amplificadores usados

en radio y televisión.

Recomendaciones al realizar mediciones con el multímetro

a) La escala de medición en el multímetro debe ser más grande

que el valor de la medición que se va a hacer. En caso de no

conocer el valor de la medición, se debe seleccionar la escala

más grande del multímetro y a partir de ella se va reduciendo

hasta tener una escala adecuada para hacer la medición.

b) Para medir corriente eléctrica se debe conectar el multímetro

en serie con el circuito o los elementos del circuito en donde se

quiere hacer la medición.

c) Para medir voltaje el multímetro se conecta en paralelo con el circuito o los

elementos en donde se quiere hacer la medición.

d) Para medir la resistencia eléctrica el multímetro también se conecta en paralelo con

la resistencia que se va a medir.

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Electromagnetismo

La naturaleza de las ondas electromagnéticas consiste en la propiedad que tienen el campo eléctrico

y magnético de generarse mutuamente cuando cambian en el tiempo.

Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a

través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda electromagnética depende de

su frecuencia (o longitud de onda): entre mayor su frecuencia mayor es la energía:

W = h f, donde W es la energía, h es una constante (la constante de Plank) y f es la frecuencia.

El plano de oscilación del campo eléctrico (rayas rojas en el diagrama superior) define la dirección de

polarización de la onda. Se dice que una fuente de luz produce luz polarizada cuando la radiación

emitida viene con el campo eléctrico alineado preferencialmente en una dirección.

Ejemplos de ondas electromagnéticas son:

Las señales de radio y televisión

Ondas de radio provenientes de la Galaxia

Microondas generadas en los hornos microondas

Radiación Infrarroja proveniente de cuerpos a temperatura ambiente

La radiación Ultravioleta proveniente del Sol, de la cual la crema anti solar nos protege la piel.

Los Rayos X usados para tomar radiografías del cuerpo humano

La radiación Gama producida por núcleos radioactivos

La única distinción entre las ondas de los ejemplos citados anteriormente es que tienen frecuencias

distintas (y por lo tanto la energía que transportan es diferente)

El electromagnetismo, estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría

aportada por Faraday, que se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos

eléctricos y magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell. Gracias a la invención de la pila

de limón, se pudieron efectuar los estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de

corriente eléctrica a través de un conductor.

El Electromagnetismo, de esta manera es la parte de la Física que estudia los campos

electromagnéticos y los campos eléctricos, sus interacciones con la materia y, en general, la

electricidad y el magnetismo y las partículas subatómicas que generan flujo de carga eléctrica.

El electromagnetismo, por ende se comprende que estudia conjuntamente los fenómenos físicos en

los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los

campos magnéticos y a sus efectos sobre diversas sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

Desarrollo histórico de la teoría electromagnética

Históricamente, el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y

eran estudiados por ciencias diferentes.

Sin embargo, los descubrimientos de Oersted y luego de Ampere, al observar que la aguja de una

brújula tomaban una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a

ella. Así mismo los estudios de Faraday en el mismo campo, sugerían que la electricidad y el

magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno.

La idea anterior fue propuesta y materializada por el físico escocés James Clerk Maxwell (1831 -

1879 ), quien luego de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos concluyó que son producto de

una misma interacción, denominada interacción electromagnética, lo que le llevó a formular,

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alrededor del año 1850 , las ecuaciones antes citadas, que llevan su nombre, en las que se describe

el comportamiento del campo electromagnético. Estas ecuaciones dicen esencialmente que:

Existen portadores de cargas eléctricas, y las líneas del campo eléctrico parten desde las cargas

positivas y terminan en las cargas negativas.

No existen portadores de carga magnética; por lo tanto, el número de líneas del campo magnético

que salen desde un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que entran a dicho volumen.

Un imán en movimiento, o, dicho de otra forma, un campo magnético variable, genera una corriente

eléctrica llamada corriente inducida.

Cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.

Definición del campo magnético

El campo eléctrico E en un punto del espacio se ha definido como la fuerza por unidad de carga que

actúa sobre una carga de prueba colocada en ese punto. Similarmente, el campo gravitacional g en

un punto dado del espacio es la fuerza de gravedad por unidad de masa que actúa sobre una masa

de prueba.

Ahora se definirá el vector de campo magnético B (algunas veces llamado inducción magnética o

densidad de flujo magnético) en un punto dado del espacio en términos de la magnitud de la fuerza

que sería ejercida sobre un objeto de velocidad v. Por el momento, supongamos que no están

presentes el campo eléctrico ni el gravitacional en la región de la carga.

Los experimentos realizados sobre el movimiento de diversas partículas cargadas que se desplazan

en un campo magnético han proporcionado los siguientes resultados:

1. La fuerza magnética es proporcional a la carga q y a la velocidad v de la partícula.

2. La magnitud y la dirección de la fuerza magnética dependen de la velocidad de la partícula y de la

magnitud y dirección del campo magnético.

3. Cuando una partícula se mueve en dirección paralela al vector campo magnético, la fuerza

magnética F sobre la carga es cero.

4. Cuando la velocidad hace un ángulo con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en una

dirección perpendicular tanto a v como a B; es decir, F es perpendicular al plano formado por v y B.

(Fig. 5.1a)

5. La fuerza magnética sobre una carga positiva tiene sentido opuesto a la fuerza que actúa sobre

una carga negativa que se mueva en la misma dirección. (Fig. 5.1b)

6. Si el vector velocidad hace un ángulo con el campo magnético, la magnitud de la fuerza

magnética es proporcional al seno.

Estas observaciones se pueden resumir escribiendo la fuerza magnética en la forma:

F = q v X B

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MOTOR ELÉCTRICO

Campo magnético que rota como suma de vectores magnéticos a partir de 3 bobinas de la fase.

Rotor, estator y ventilador de un motor eléctrico.

El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.

Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (DC), y por fuentes de corriente alterna (AC).

La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimeeentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores rudimentarios. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia.

Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser

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clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.

Índice

1 Historia

2 Principio de funcionamiento

3 Ventajas

4 Motores de corriente continua

5 Motores de corriente alterna

6 Usos

7 Cambio de sentido de giro

8 Regulación de velocidad

9 Véase también

10 Referencias

11 Enlaces externos

Historia

Werner von Siemens patentó en 1866 la dinamo. Con ello no sólo contribuyó al inicio de los motores eléctricos, sino también introdujo el concepto de Ingeniería Eléctrica, creando planes de formación profesional para los técnicos de su empresa. La construcción de las primeras máquinas eléctricas fue lograda en parte, en base a experiencia práctica. A mediados de la década de 1880, gracias a la teoría desarrollada por Nikola Tesla y al éxito de Werner von Siemens, la ingeniería eléctrica se introdujo como disciplina en las universidades.

La fascinación por la electricidad aumentó con la invención de la dinamo. Karl Marx predijo que la electricidad causaría una revolución de mayores alcances que la que se vivía en la época con las máquinas de vapor. Antonio Pacinotti inventó el inducido en forma de anillo en una máquina que transformaba movimiento mecánico en corriente eléctrica continua con una pulsación, y dijo que su máquina podría funcionar de forma inversa. Ésta es la idea del motor eléctrico de corriente continua.

Los primeros motores eléctricos técnicamente utilizables fueron creados por el ingeniero Moritz von Jacobi, quien los presentó por primera vez al mundo en 1834.

Principio de funcionamiento

Los motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica. El medio de esta transformación de energía en los motores eléctricos es el campo magnético. Existen diferentes tipos de motores eléctricos y cada tipo tiene distintos componentes cuya estructura determina la interacción de los flujos eléctricos y magnéticos que originan la fuerza o par de torsión del motor.

El principio fundamental que describe cómo es que se origina una fuerza por la interacción de una carga eléctrica puntual q en campos eléctricos y magnéticos es la Ley de Lorentz:

Donde:

q-carga eléctrica puntual

-Campo eléctrico

-velocidad de la partícula

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-densidad de campo magnético

En el caso de un campo puramente eléctrico la expresión de la ecuación se reduce a:

La fuerza en este caso está determinada solamente por la carga q y por el campo eléctrico . Es la fuerza de Coulomb que actúa a lo largo del conductor originando el flujo eléctrico, por ejemplo en las bobinas del estator de las máquinas de inducción o en el rotor de los motores de corriente continua.

En el caso de un campo puramente magnético:

La fuerza está determinada por la carga, la densidad del campo magnético y la velocidad de la carga . Esta fuerza es perpendicular al campo magnético y a la dirección de la velocidad de la carga. Normalmente hay muchísimas cargas en movimiento por lo que conviene reescribir la expresión en términos de densidad de carga y se obtiene entonces densidad de fuerza (fuerza por unidad de volumen):

Al producto se le conoce como densidad de corriente (amperes por metro cuadrado):

Entonces la expresión resultante describe la fuerza producida por la interacción de la corriente con un campo magnético:

Este es un principio básico que explica cómo se originan las fuerzas en sistemas electromecánicos como los motores eléctricos. Sin embargo, la completa descripción para cada tipo de motor eléctrico depende de sus componentes y de su construcción.

Ventajas

A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.

Se pueden construir de cualquier tamaño y forma, siempre que el voltaje lo permita.

Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.

Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75 %, aumentando a medida que se incrementa la potencia de la máquina).

Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro, sí se emiten contaminantes.

No necesita de refrigeración ni ventilación externa, están autoventilados.

No necesita de transmisión/marchas.

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Motores de Corriente Continua

Artículo principal: Motor de corriente continua

Diversos motores eléctricos.

Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:

Motor serie

Motor compound

Motor shunt

Motor eléctrico sin escobillas

Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:

Motor paso a paso

Servomotor

Motor sin núcleo

Motores de corriente alterna

Existen tres tipos, siendo el primero y el último los más utilizados:

Motor universal, puede trabajar tanto en CA como en CC.

Motor asíncrono

Motor síncrono

Usos

Oceanvolt, motor eléctrico marino

Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinas modernas. Su reducido tamaño permite introducir motores potentes en máquinas de pequeño tamaño, por ejemplo taladros o batidoras. Su elevado par motor y alta eficiencia lo convierten en el motor ideal para la tracción de transportes pesados como trenes; así como la propulsión de barcos, submarinos y dúmperes de minería, a través del sistema Diésel-eléctrico.

Cambio de sentido de giro

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos de corriente alterna se siguen unos simples pasos tales como:

Para motores monofásicos únicamente es necesario invertir las terminales del devanado de arranque, esto se puede realizar manualmente o con relés conmutadores

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Para motores trifásicos únicamente es necesario invertir dos de las conexiones de alimentación correspondientes a dos fases de acuerdo a la secuencia de trifases.

Para motores de corriente alterna es necesario invertir los contactos del par de arranque.

Regulación de velocidad

Síncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último es posible en los motores de devanado separado o los motores de conexión Dahlander, pero sólo es posible tener un cambio de polaridad limitado, por ejemplo, de dos y cuatro polos.