Eliana Garcia & Pablo Cerezo

 

Motor Eléctrico

 

 

Hans Christian Oersted

 

 

 

Científico Danés que comprueba por primera vez el movimiento de una espira alrededor de una espira, y si se generaba una corriente hacia la brujula que funcionaba como un imán entonces esta se movía. Explica tambien la acción magnética en corrientes tanto alternas como directas.

 

Demostrando asi una de las mayores relaciones entre la electricidad y el magnetismo, tras experimentos se logra entender que actúan fuerzas magnéticas cuando una corriente atravieza la espira en un espacio. 

 

En este experimento la importancia de la relación entre un fenómeno eléctrico y un fenómeno magnético podrá explicar de donde proviene un campo magnético y su acción en la bobina de un motor eléctrico.

 

 

 

 

Descripción de un Motor Eléctrico

 

Dispositivo que funciona con una corriente alterna o directa capaz de convertirla en energía eléctrica.

 

El motor eléctrico pasó de ser una simple máquina rotatoria a ser una de las herramientas más usadas y necesitadas a nivel mundial. 

 

Para la construcción de un motor eléctrico se necesita una fuente de energía eléctrica que en este caso es un cargador de celular, un lugar donde se pueda armar un circuito o una protoboard como base para el experimento, unas escobillas de contacto que permiten la electricidad en la bobina (Alambre de cobre esmaltado) que es un conductor. La bobina tiene que estar levantada por dos cables conductores, además los extremos de la bobina que van a estar en contacto con los conductores tienen que estar desprovistos del esmalte que los recubre. Esto es para poder permitir el paso de electricidad a la bobina. El alambre que forma la bobina debe tener el recubrimiento de esmalte.

Por medio de un estator (la parte fija de la maquina)  y un rotor (la parte gira en el sistema)se puede tranmitir la electricidad proveniente del cargador (fuente eléctrica). El rotor es también uno de los soportes de la bobina en el sistema.

 

 

La bobina que hace la conversión de energía eléctrica a energía mecánica por medio de la oscilación, funciona con un imán potente que tiene dos polos magnéticos definidos (Norte y Sur). De acuerdo a las observaciones del experimento, el imán es el principal causante de las rotaciones de la bobina, sin embargo en este experimento la electricidad es un factor determinante en el movimiento de la misma, esto lo sabemos porque al desconectar el circuito de una fuente eléctrica este deja de girar inmediatamente despues de que se acabe el impulso inicial.

 

 

Representación de un Motor Eléctrico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De acuerdo a la representación anterior las flechas indican en el exterior de la bobina, la dirección en la que fluye en campo magnético de Norte (N) a sur (S).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El campo magnético que adopta la bobina con el paso de corriente eléctrica y su dirección, similar al campo en un iman recto. En el siguiente gráfico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Explicación de un Motor Eléctrico 

 

Un motor eléctrico que funciona a partir de la conversión de energía eléctrica en energía mecánica. Este proceso se puede efectuar con los campos magnéticos producidos por un imán en la bobina.

 

 

La explicación de su funcionamiento surge con la polaridad de un imán y el cuerpo cargado inverso a esta polaridad, generando asi la atracción y repulsión, explicados mas adelante.

Bobina: N espiras del mismo tamaño, en este caso de alambre de cobre, formadas circularmente por las cuales fluye la misma corriente I en serie, en un circuito.

 

Campo magnético en un motor eléctrico: El campo magnético propuesto por un imán en un circuito eléctrico define la dirección y la fuerza que adoptará el objeto que se vea afecta por el electromagnetismo.En este campo se funciona la furza magnética de 4 imánes y la corriente eléctrica que maneja una cargador de celular. Una fuerza del campo magnético que es capaz de generar movimiento de manera continua en conjunto con la electricidad para que una bobina pueda 

 

En el sistema de corriente alterna, se analiza que los electrones varían en su dirección hacia la derecha y hacia la izquierda e incluso si el sistema se ubicara de manera vertical entonces de arriba hacia abajo se vería la dirección de los electrones, esto se explica por la Ley de la mano derecha, una ley que es capaz de identificar la dirección de giro de las flechas del campo magnético cuando se posiciona el pulgar señalando justo a donde se dirigen las cargas eléctricas, esta dirección varía hacia la derecha y la izquierda por la corriente alterna, si esta fuese una corriente directa, entonces las cargas irían hacia una sola dirección y el campo magnético estaría solo hacia un lado, allí la bobina es incapaz de continuar su recorrido y solo podría dar medio giro. Cuando esto pasa, se nota un leve movimiento hacia arriba y hacia abajo de la bobina, sin cambiar ni girar totalmente porque la carga eléctrica fluye por el sistema de manera discontinua

 

Uno de los principios mas importantes en el circuito eléctrico es el principio magnético de linoavac: En el que dos imanes se repelen al colocarse frente el uno al otro y estos tienen una misma polaridad. Sin este principio la bobina es incapaz de dar toda la vuelta, en esta oscilación tambien se reunen aspectos importantes en la corriente eléctrica, si se quiere una rotación continua para su funcionamiento, entonces la corriente debe invertirse cada medio giro, esto permite el cambio constante de los polos que adopta la bobina y generando así la relación entre los polos del imán y la bobina adecuada, para que constantemente se atraigan y se repelen, allí se genera el movimiento circular, constante y rotatorio de la bobina.

 

Cuando al motor no se le suministra una corriente eléctrica, entonces la bobina perderá el impulso, y mientras esto pasa, la bobina continua oscilando pero cada vez con menor frecuencia y menor rapidez, hasta llegar a un punto estático.

 

 

 

Bases de un motor 

 

El magnetismo genera una fuerza física capaz de mover objetos en el espacio, su dirección y movimiento dependen directamente de la alineación con los polos de un imán.

 

En el funcionamiento de un motor eléctrico la bobina oscila directamente con imanes permanentes que generan un campo magnético.

 

Las dos fuerzas magnéticas que atraviesan el circuito, la primera fuerza magnética atravieza el conductor y la otra es la interacción con el imán en el espacio magnético.

Es importante la fuerza magnética proporcionada por el imán, porque de allí depende si la bobina puede girar o solo hará medio recorrido, dependiendo la cantidad impuesta sobre la bobina para que esta complete la oscilación.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cinemática

 

El conjunto de elementos que producen cierto movimiento en la bobina de un motor eléctrico, teniendo en cuenta su posición, el tiempo, la frecuencia, el radio de la bobina y la ecuación cinemática que permite la locación de la bobina marcada en cierto tiempo.

 

Posicion en x = r x sen (w x t)

 

Siendo:

W: frecuencia o 2pi/T

T: Tiempo de una vuelta o periodo

r: Radio

 

Al hallar la posición de la bobina, se deriva esta ecuación principal, generando asi la ecuación para hallar la velocidad en determinado tiempo.

Posteriormente se deriva la velocidad de la bobina, generando una ecuación que mostrará la aceleración de esta misma en el motor eléctrico.

 

 

 

Datos hallados

W:150 rev/seg

T: 0.4 rev por seg

r: 0.8 cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Modificación

 

 

En el motor eléctrico original, se utilizó una bobina hecha con alambre de cobre esmaltado. Para la modificación se decidió hacer una bobina con un alambre de cobre sin esmalte. El resto del sistema no tuvo modificaciones. Después de muchos intentos aplicandole carga eléctrica, no se pudo lograr que el motor funcionase.

 

 

Luego de está modificación se encontró el propósito del esmalte en el alambre de la bobina. El campo electromagnético de un cable hecho de un material conductor es muy débil. Al unir varios de ellos, como se hizo en la primera bobina, se logra aumentar el campo electromagnético considerablemente permitiendo que la bobina reaccione con mas potencia con el imán, dándole mayor fuerza y velocidad al motor. En teoría entre más cables estén juntos mejor girará la bobina. El esmalte es el encargado de separar cada alambre, permitiendo que haya un gran conjunto de cables en lugar de uno solo muy grueso, permitiendo una mejor respuesta del motor. Al enrrollar mucho alambre sin esmaltado no se consiguen varios cables sino uno solo muy gureso. El grosor del alambre no afectará su campo electromagnético. Por esta razón la bobina sin esmalte tenía la misma fuerza que un solo alambre delgado, restandole mucha fuerza al motor.