5 Potencia eléctricaT (1) - Jesús Enrique Santiago García

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Potencia eléctrica https://youtu.be/yWH1wUTLrTo
Es la rapidez con que se realiza un trabajo eléctrico.
Ejemplo. Una corriente de 6 A fluye a través de una resistencia de 300Ω, ¿cuál es la potencia disipada?
Transformaciones de la energía eléctrica
La energía se presenta en la naturaleza de muy diversas formas, no obstante, para su estudio, se la puede dividir en seis clases fundamentales: Mecánica, Eléctrica, Térmica, Química, Radiante, Nuclear. No hay en este listado, ningún orden de prioridad, ni de importancia. Entre las seis clases de energía, existen transformaciones, como se muestra en el esquema siguiente:
Efecto Joule https://youtu.be/QtrnGkbczt4
https://youtu.be/KcnlLiXD0Kk
Cuando circula una corriente eléctrica, parte de la energía eléctrica se convierte en calor y en ocasiones en luz.
Ejemplo. ¿Cuánta energía disipa una parrilla eléctrica de 30 Ω si se conecta a una fuente de 120 V durante 2 minutos?
Consumo de energía eléctrica https://youtu.be/d6dpy-_IUp0
La energía eléctrica utilizada en los aparatos de uso cotidiano es cobrada de acuerdo con el consumo realizado en un periodo.
Ejemplo. ¿Cuál es el costo de la energía consumida en un foco de 100 W funcionando 12 horas, si el costo unitario es 8$/kW-hr)?
Ejercicios. Potencia eléctrica.
1. ¿Qué potencia disipa una secadora para el cabello si se conecta a una fuente de 120 V y circula una corriente de 4 A? Resp. 480 W
V= 120 V P=VI
I= 4 A P= (120 V) (4)
 P=480 W
2. ¿Cuál es la potencia disipada por una parrilla eléctrica de 2  cuando se conecta a una fuente de 120 V? Resp. 7200 W
W= ? P= V2/R
V=120 P= 
R=2Ω P=7200 W
3. Un cautín utiliza 0.75 A a 120 V. ¿Cuánta energía utilizará en 15 minutos? 81000 J
I=0.75 A W=VIt
V=120 V W= (120 V)(0,75 A)(900 s)
t=15 min W=(90)(900)
t=15x60s=900s W=81000 J
4. ¿Cuánta energía disipa una lámpara de 4  durante 1 día cuando circula por esta una corriente de 6 A? ¿Cuál es el costo del consumo si el costo por kW-hr es de $10? Resp. 12441600 J, $34.56
I= 6 A E= RI2t
R= 4Ω E= (4Ω ) (6 A)2 (86400 s)
t= 24 hrs -86400s E= (4Ω ) (36 A)2 (86400 s)
E= E= 12441600 J
$=
-------------------------------------------------------------------------
P=?) 144 W -4.144 KW Ct= PtCe P= RI2
t=24 hrs Ct= (.144 KW)(24 hrs)(10 KW-hr) P=(4Ω)(6 A)2
Ce=$10 KW-hr Ct= 34.56 P=(4Ω)(36A) 
Ct= P=144 W
Propiedades generales de los imanes y magnetismo terrestre
Magnetismo https://youtu.be/7afwV_aJcjk
Es el fenómeno físico por el cual los materiales ejercen fuerzas, ya sea de atracción o de repulsión, sobre otros materiales con los cuales interactúan.
Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por primera vez por los antiguos griegos, a través de una mineral llamado magnetita. Se dice que se pudo observar por primera vez en la ciudad de Magnesia, en Asia Menor.
Fue el filósofo griego Tales de Mileto el primero en estudiar este fenómeno.
Imán
Es el objeto que tiene propiedades magnéticas. Existen dos tipos: naturales y artificiales.
Cada imán tiene dos regiones donde parece concentrarse su fuerza, cada región se conoce como polo: Un polo Norte (N) y un polo Sur (S).
Ley de los polos magnéticos. https://youtu.be/hNSx8fkuWfs
Al acercar dos imanes se presenta una fuerza de atracción o repulsión de acuerdo con lo siguiente. Polos iguales se rechazan y polos distintos se atraen.
Dominios Magnéticos
Los dominios magnéticos son agrupaciones de imanes permanentes elementales (dipolos magnéticos). Los dominios están separados por las llamadas paredes de Bloch, en las cuales se produce la transición en la orientación de los dipolos. Por encima de cierta temperatura crítica (Temperatura de Curie), los dominios magnéticos se desordenan por efecto de la entropía, dando lugar a un sistema paramagnético.
En presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento térmico.
El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo. Cuando no existe ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar.
En paramagnetismo, los átomos o moléculas de la sustancia tienen momentos magnéticos orbitales que son capaces de estar alineados en la dirección del campo aplicado. Éstos, por tanto, tienen una susceptibilidad positiva (aunque pequeña) y una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1
A campos magnéticos bajos, los materiales paramagnéticos exhiben una magnetización en la misma reacción del campo externo, y cuya magnitud se describe por la ley de Curie:
M es la magnetización resultante.
B es la inducción magnética, medido en teslas.
T es la temperatura absoluta, en kelvin.
C es la constante específica del material (constante de Curie).
Esta ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez más magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al elevarse la temperatura.
Clasificación de los materiales magnéticos
Según su comportamiento, los materiales se pueden clasificar de la siguiente manera:
Magnetismo terrestre.
La Tierra se comporta como un imán permanente cuyos polos no coinciden con los geográficos y cuyas líneas de flujo no son siempre paralelas a los meridianos.
El campo magnético que genera la Tierra fue descubierto en el siglo II al colgar de un hilo una barra de imán natural y comprobar que siempre se quedaba orientada en una dirección que coincidía aproximadamente con la norte-sur. Al extremo que quedaba orientado al norte se le denominó polo norte y su contrario polo sur. A partir de este descubrimiento se desarrolló el compás magnético (brújula), el instrumento más importante en la historia de la navegación.
Más tarde se descubrió que la Tierra se comporta como un gigantesco imán permanente con sus polos, definidos como el polo norte magnético y al polo sur magnético, situados cerca de los polos geográficos, pero sin coincidir con ellos. Estos polos no permanecen fijos, variando su posición con los años.
Las líneas de flujo del campo magnético terrestre no son siempre paralelas a la superficie de la Tierra, sino que forman un ángulo respecto a la horizontal que varía con la latitud. Este ángulo recibe el nombre de inclinación magnética y tiene una importancia fundamental en el diseño y calibración de las brújulas.
El magnetismo de la Tierra es el resultado del movimiento que se produce dentro de ella. La teoría sugiere que el núcleo de hierro es líquido (excepto en el mismo centro, donde la presión solidifica el núcleo) y que las corrientes de convección, que se producen dentro del mismo, crean un gigantesco campo magnético. Esta es la causa de que nuestro planeta se comporte como un gigantesco imán, con el polo norte magnético situado cerca del Polo Norte geográfico y el polo sur magnético al Polo Sur geográfico.
Campo magnético y líneas de campo
Campo magnético https://youtu.be/5K3rw7ogMes
Es la región de espacio que rodea a un imán donde se manifiestan las fuerzas magnéticas.
El campo magnético está constituido por líneas de flujo magnético que salen del polo Norte y entran al polo Sur.
El patrón del campo magnético entre dos imanes se muestra como sigue:
Relación entre electricidad ymagnetismo: experimento de Oersted
Campo magnético en un conductor con corriente https://youtu.be/LSjn3Jtol6c
El descubrimiento de que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos lo observó en 1820 Hans Christian Oersted; colocó una brújula cerca de un alambre recto por el que circula una corriente eléctrica, alineándose la aguja perpendicularmente al alambre.
Cuando circula una corriente eléctrica por un conductor eléctrico, se genera un campo magnético
El sentido del campo magnético se determina mediante la regla de la mano derecha: Si el pulgar señala el sentido de la corriente, el resto de los dedos indican el sentido del campo magnético.
Campo magnético generado en torno de un conductor recto, espira y bobina
Densidad de flujo magnético (B) https://youtu.be/j2nt68KJtUM
Es el número de líneas de flujo magnético que pasan a través de la unidad de área perpendicular a estas.
Permeabilidad (μ)https://youtu.be/X0jyAQOKqKg
Es la medida de la capacidad de un material o medio para establecer líneas de flujo magnético.
Permeabilidad relativa (μr)
Es la razón entre la permeabilidad de un material respecto a la permeabilidad del aire.
Conductor recto con corriente
La densidad del campo magnético a cierta distancia de un conductor recto con corriente se determina con la siguiente ecuación:
Ejemplo. Determine la inducción magnética en el aire a 5 cm de un alambre largo por el que circula una corriente de 10 A.
Ejemplo. ¿Qué corriente deberá pasar por un conductor en el aire, para que a 10 cm de este se produzca un campo magnético de 2 mT?
Ejemplo. ¿A qué distancia de un conductor en el aire, se genera un campo de 5 mT si por este circula una corriente de 8 A?
Ejemplo. ¿Cuál es la inducción magnética a 10 cm de un alambre sumergido en un medio con permeabilidad de 2x10-4 T.m/A, si por este circula una corriente de 12 A?
Espira con corriente
Una espira es un conductor con forma circular, cuadrada, rectangular, etc.
La densidad del campo magnético en el centro de una espira circular por la que circula una corriente se determina con la siguiente ecuación:
Bobina con corriente
Una bobina es un conductor con una serie sucesiva de espiras. La densidad del campo magnético en el centro de una bobina por la que circula una corriente es:
Solenoide con corriente
Un solenoide es una bobina con núcleo de material ferromagnético. La densidad del campo magnético en el centro de solenoide por la que circula una corriente es:
Interacción magnética entre imanes y espiras/bobinas
Conductores rectos paralelos con corriente
Cuando circula una corriente por cada uno de dos conductores rectos paralelos, se genera un campo magnético en ambos que hace que interactúen como imanes. Estos se atraen o rechazan de acuerdo con el sentido de dichas corrientes. Se atraen si por ambos conductores el sentido de las corrientes es el mismo.
Ejemplo. Dos conductores paralelos están separados una distancia de 0.5 m. Por uno circula una corriente de 4A y por el otro una corriente de 10 A en el mismo sentido que el primero, ¿cuál es la magnitud de la fuerza por unidad de longitud que experimenta el conductor?
Ejemplo. ¿A qué distancia deben estar dos conductores por los que circula una corriente de 6 A y 8 A respectivamente, si entre estos se presenta una fuerza por unidad de longitud de 2 x 10-5 N/m?
Ejemplo. Encontrar el valor de las corrientes que circulan por dos conductores paralelos si ambas son de igual magnitud, la separación entre estos es de 40 cm y la fuerza por unidad de longitud de 3 x 10-5 N/m.
Ejercicios. Campo magnético.
1. ¿Cuál es el área perpendicular que cruza un flujo magnético de 3 μWb generado por un campo cuya densidad de flujo es de 5 mT? Resp. 6 x 10-4 m2
B= A=
A= A= 6X10-4 m2
2. ¿Qué corriente debe pasar por un conductor para que a 5 cm se genere un campo de 9 μT? Resp. 2.25 A
I= B= I= 
d= 5 cm-0.05m I= 
B=9-2x10 I= -2.25
M= -4X10-7
3. ¿Cuál es la magnitud del campo magnético a 15 cm de un conductor sumergido en una solución cuya permeabilidad es de 8x10-6 T m/A, cuando circula por este una corriente de 5 mT? Resp. 4.24 x 10-8 T
d= 15 cm -0.15 m 	 B= 
I=5Mt -5X10-3 	 B=
M=8x10-6 	 B=4.24x10-8
4. ¿Qué radio debe tener una espira que genera un campo en el centro de 5 μT cuando circula una corriente de 9 mA? Resp. 1.13 x 10-3 m
B=5x10-6T 	B= r=
I=9X10-3 A 	r=
r= 1.13X10-6T
5. ¿Cuántas espiras debe tener una bobina de 10 cm de diámetro para que en el centro de esta se genere un campo de 4 mT al circular una corriente de 0.04 A? Resp. 7957.72
I=0.04 A B= N=
B= 4x10-3 N=
r=0.05 
N=7957.74
6. ¿A qué distancia deben estar dos conductores de 80 cm de longitud, por los que circulan corrientes de 2 A y 3 A respectivamente, si entre estos existe una fuerza de 3 x 10-3 N? Resp. 5 x 10-4 m RODRIGO DAVID MAURICIO SERRANO
=0.8m F/L=
I1=2A F/L=
I2=3A
F=3x10-3N
d=5x10-4
Transformación de energía eléctrica en mecánica
Fuerza de Lorentz https://youtu.be/yC01w2htwg8
Es aquella que se genera cuando una carga se mueve dentro de un campo magnético.
Cuando una carga eléctrica se coloca dentro de un campo magnético, ésta experimenta una fuerza, siempre y cuando:
1. La carga eléctrica se mueva.
2. La velocidad de la carga no sea paralela a las líneas de flujo magnético.
La magnitud de la fuerza magnética que actúa sobre la carga eléctrica está dada por:
La dirección de la fuerza magnética sobre la carga eléctrica positiva se obtiene por la regla del tornillo de rosca derecha:
Ejemplo. Un electrón se proyecta de izquierda a derecha en un campo magnético dirigido verticalmente hacia abajo. La velocidad del electrón es de 2 x 106 m/s, y la densidad de flujo magnético del campo es 0.3 T. Determine la magnitud y la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre el electrón.
Ejemplo. Un electrón se mueve a una velocidad de 5 x 105 m/s formando un ángulo de 60° al norte de un campo B dirigido al este. El electrón experimenta una fuerza de 3.2 x 10-18 N dirigido hacia el centro de la página ¿Cuáles son la magnitud de B y la dirección de la velocidad?
Si un alambre de longitud L forma un ángulo θ con el campo B, dicho alambre experimenta una fuerza dada por:
El sentido de la fuerza de muestra a continuación, considerando el sentido de la corriente y las líneas de flujo magnético. El sentido de la fuerza se invierte si se invierte el sentido de la corriente o de las líneas de flujo.
Ejemplo. Un alambre de 1 cm de largo conduce una corriente de 6 A en una dirección 35° al norte de un campo magnético de 0.04 T dirigido hacia el este. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza sobre el alambre?
Ejemplo. Un trozo de alambre de 12 cm conduce una corriente de 4 A formando un ángulo de 41° al norte de un campo B dirigido al este. ¿Cuál deberá ser la magnitud del campo B para que se produzca una fuerza de 5 N sobre el trozo de alambre? ¿Cuál es la dirección de la fuerza?
Ejercicios. Fuerza de Lorentz.
1. Una partícula alfa (+ 2e) se proyecta en un campo magnético de 0.12 T con una velocidad de 3.6 X 106 m/s. ¿Cuál es la fuerza magnética sobre la carga en el instante en que la dirección de su velocidad forma un ángulo de 35° con el flujo magnético? Resp. 7.93 x 10-14 N
q= 2(1.6X10-14c) = 3.2X10-14
 
q=3.2x10-14 	F=qVBSen
V=3.6x106 m/s F=(3.2x10-14)( 3.6x106 )(0.12) Sen35°
B=0.12 T F=7.93x10-14N
.=35°
2. Un electrón se mueve a una velocidad de 5 X 105 m/s formando un ángulo de 60° al norte de un campo B dirigido al este. El electrón experimenta una fuerza de 3.2 X 10-18 N dirigido hacia adentro de la página. ¿Cuáles son la magnitud de B y la dirección de la velocidad? Resp. 46.2 μT, v es 60°S del E 
V=5x105m/s 	B=
.=60° 	 B=
F=3.2x10-18N 	B==
q=1.6x1019 	 B=
B=4.62T 60° Noroeste
 
3. Un alambre largo conduce una corriente de 6 A en una dirección 35° al norte de un campo magnético de 0.04 T dirigido hacia el este. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza sobre cada centímetro del alambre? Resp. 1.38 mN hacia la hoja
L=10.02 m F=B*I*L*Sen35°
I=6A F=(0.04)(6)(10.02)(Sen35)
B= 0.04T F=1.37N 
=35°
4. Un trozo de alambre de 80 mm forma un ángulo de 53° al sur respecto a un campo B de 2.3 T dirigido al oeste. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la corriente en ese alambre si experimenta una fuerza de 2 N dirigida hacia fuera de la hoja? Resp. 13.6 A 
r= 80mm = 80x10-3 F= I(BC)Sen
 =53° I=F/B(C)Sen
B=2.37 I= 
F=2N 
I=13.61a
Espira con corriente en un campo magnético
Si el conductor por el que circula corriente tiene forma de espira, se genera una fuerza en cada extremo que produce un giro en esta.
Motor eléctrico.
Es el dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica.
Las partes fundamentales de un motor eléctrico son:
· Estator. Imán que produce el campo magnético.
· Rotor. Espira o bobina donde se genera la fuerza que produce movimiento en esta.
· Conmutador. Elemento que transfiere las cargas de la fuente al rotor.
Al circular una corriente por el rotor dentro del campo magnético se produce una fuerza que la empuja. Si la corriente realiza un circuito en el rotor se tiene un par de fuerzas opuestas que ocasionan un giro en este elemento.
El motor puede ser de corriente directa o continua (figura de la izquierda) y corriente alterna (figura de la derecha). La diferencia es el tipo de fuente que le suministra la energía eléctrica y el conmutador que la transmite al rotor.
Corriente eléctrica generada por campos magnéticos variables: ley de Faraday
Experimento de Faraday
Cuando se mantiene en reposo un imán frente a una bobina, el galvanómetro no detecta corriente. Si se acerca el imán a la bobina, se produce corriente en un sentido, y cuando se aleja, el flujo de corriente toma sentido contrario.
La aparición de la corriente se debe a la variación que se produce al mover el imán en el número de líneas de campo magnético que atraviesan la bobina. Lo anterior fue ideado mediante un experimento por Faraday y Henry. En el experimento se constata que si el flujo magnético cambia de manera brusca (por ejemplo, al mover el imán con mayor rapidez), la intensidad de corriente eléctrica inducida aumenta.
Ley de Faraday
De lo que se ha observado mediante estos experimentos, se establece que:
1. El movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético induce una fem en el conductor.
2. La dirección de la fem inducida depende de la dirección del movimiento del conductor respecto al campo.
3. La magnitud de la fem es directamente proporcional a la rapidez con la que el conductor corta las líneas de flujo magnético.
4. La magnitud de la fem es directamente proporcional al número de espiras del conductor que cruza las líneas de flujo.
Una relación cuantitativa para calcular la fem inducida en una bobina de N espiras es
La ley de inducción electromagnética de Faraday (o ley de Faraday) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.
De la definición de densidad de flujo magnético:
el flujo magnético θque pasa a través de una espira de área efectiva A está dado por
Un cambio en el flujo  puede expresarse principalmente en dos formas:
1. Al cambiar la densidad de flujo B a través de una espira de área A:
2. Al cambiar el área efectiva A en un campo magnético de densidad de flujo B constante:
Ejemplo. Una bobina de alambre que tiene un área de 2 X 10-3 m2 se coloca en una región de densidad de flujo constante igual a 0.65 T. En un intervalo de 0.003 s, la densidad de flujo aumenta a 1.4 T. Si la bobina consta de 50 espiras de alambre, ¿cuál es la fem inducida?
Ejemplo. Una bobina cuadrada, que mide 20 cm de un lado y consta de 16 espiras de alambre, está colocada en forma perpendicular a un campo B de densidad de flujo de 0.8 T. Si la bobina se gira hasta que su plano es paralelo al del campo en un tiempo de 0.2 s, ¿cuál es la fem media inducida?
El signo negativo indica que el flujo está disminuyendo. La fem inducida es
Ley de Lenz
El sentido de la corriente que circula por la bobina del experimento de Faraday-Henry se define según la ley de Lenz: la corriente inducida por un campo magnético variable adopta el sentido por el cual tiende a oponerse a la causa que la provoca.
Según la ley de Lenz, al acercar el imán al circuito se genera una corriente que induce un campo magnético que repele al imán (a). Cuando la barra imantada se aleja (b), la corriente generada engendra un campo que tiende a atraer al imán hacia el circuito.
Fuerza electromotriz (fem) en un conductor recto.	https://youtu.be/Hxzn6ZakwHw
La fem inducida en un conductor recto que se mueve en un campo magnético se determina mediante la siguiente ecuación:
Regla de Fleming https://youtu.be/cFPiYKkqzvU
Para determinar la dirección de la corriente inducida. Colocando el pulgar, el Índice y el medio de la mano derecha en ángulo. El pulgar señala la dirección del movimiento, el medio la dirección de la corriente inducida, y el índice la dirección del flujo magnético.
Ejemplo. Un alambre de 0.2 m de longitud se mueve a una velocidad constante de 4 m/s en una dirección que forma un ángulo de 40° respecto a la densidad de flujo magnético, la cual es de 0.5 T. Calcule la fem inducida.
El signo menos no aparece en la ecuación porque la dirección de la fem inducida es la misma que la dirección de la fuerza magnética y se realiza trabajo sobre la carga en movimiento.
Ejercicios: fem inducida.
1. Una bobina de alambre de 8 cm de diámetro tiene 50 espiras y está colocada dentro de campo B de 1.8 T. Si el campo B se reduce a 0.6 T en 0.002 s, ¿cuál es la fem inducida? Resp. —151 V
1.8T-0.6T A= = 
=1.20T A=5.03X10-3m2
E= N = 
E=
E=-151V
2. Una bobina de 300 espiras que se mueve en dirección perpendicular al flujo en un campo magnético uniforme, experimenta un enlace de flujo de 0.23 mWb en 0.002 s. ¿Cuál es la fem inducida? Resp. —34.5 V AURORA ANGELICA MANUEL ALEJANDRO
V=0.002s E=-N
N=300 E=-(300)
 E=34.5
 =0.23x10-3
3. Una bobina de 120 espiras tiene 90 mm de diámetro y su plano está en posición perpendicular a un campo magnético de 60 mT generado por un electroimán cercano. Cuando la corriente del electroimán se interrumpe y el campo desaparece, una fem de 6 V es inducida en la bobina. ¿Cuánto tiempo tarda el campo en desaparecer? Resp. 7.63 ms
N=120 E=N(B-A)
B= t= (-120)(60
=60 X 10-2
t=-N (
4. Un alambre de 0.15 m de longitud se desplaza a una velocidad constante de 4 m/s en una dirección que forma un ángulo de 36° con un campo magnético de 0.4 T. El eje del alambre es perpendicular a las líneas de flujo magnético. ¿Cuál es la fem inducida? Resp. 0.141 V DANIELA Y DIEGO MONTES 
L=80 mm= 0.08m F=B*I*L*Sen 
B=2.3T I=
F=LN I=
=53° I= 13.6A
5. Un alambre de 0.2 m se mueve en un ángulo de 28° con respecto a un campo magnético de 8 mT. El alambre está tendido en dirección perpendicular al flujo. ¿Qué velocidad v se requierepara inducir una fem de 60 mV? Resp. 79.9 m/s JESUS ITZEL
B=8x10-3 E=(B)(I)(V)(Sen
l=0.2 V=
 V=
V=79.8 m/s
Generador eléctrico
Es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre un campo magnético llamado estator. Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz. Este sistema está basado en la ley de Faraday.
La construcción de un generador de corriente continua es idéntica a la de un motor de corriente continua, incluido el colector, pero en el generador hay un movimiento mecánico del mismo para producir electricidad, mientras que el motor se mueve por la acción de una corriente eléctrica. En la figura siguiente se representa el colector para un generador de corriente continua (a) y corriente alterna (b) con sus variaciones de fem inducida en el tiempo para cada posición de la bobina respecto a las líneas de flujo magnético.
Para el generador de corriente alterna, la fem inducida cambia de valores positivos a negativos en las diferentes posiciones de la bobina cuando gira y corta las líneas de flujo magnético.
Transformador eléctrico
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
Principio de funcionamiento
Un transformador se compone de dos arrollamientos aislados eléctricamente entre sí y devanados sobre un mismo núcleo de hierro.
Una corriente alterna que circule por uno de los arrollamientos crea en el núcleo un campo magnético alterno.
La mayor parte de este flujo atraviesa el otro arrollamiento e induce en él una fuerza electromotriz (fem) alterna.
La potencia es transmitida de un arrollamiento a otro por medio del flujo magnético del núcleo.
El arrollamiento al que se suministra potencia se denomina en el primario y el que cede potencia en el secundario.
En un transformador real, las líneas del flujo magnético no están confinadas enteramente en el hierro, sino que algunas de ellas se cierran a través del aire.
• La parte del flujo que atraviesa los dos arrollamientos se llama flujo común o útil.
• La parte del flujo que se cierra a través del aire se denomina flujo de dispersión.
La potencia obtenida de un transformador es inferior a la potencia suministrada al mismo:
Pérdidas en el cobre: pérdidas en forma de calor que se producen por efecto Joule en la resistencia de los arrollamientos primario y secundario.
Pérdidas en el hierro: pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault en el núcleo.
La histéresis se reduce al mínimo utilizando hierro que tenga un ciclo de histéresis estrecho, y las corrientes de Foucault se reducen construyendo el núcleo con láminas muy finas apiladas y aisladas entre sí.
Relación de transformación
Indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada.
Ejemplo. Un transformador ideal con 1500 espiras en el primario y 100 en el secundario se conecta a una red de c.a. de 3300 V. ¿Cuál es la tensión del secundario y cuál es la relación de transformación?
Ejercicios. El transformador
1. Un transformador elevador tiene 400 espiras en su bobina secundaria y 100 espiras en la primaria. Un voltaje alterno de 120 V se aplica en la bobina primaria. ¿Cuál es el voltaje de salida? Resp. 480 V JESUS 
Ns= 400 Es= (Ep*Ns)/Np
Np=100V Es=(120*)/100
Ep=120 Es=48000/100 Es=480V
2. Un transformador reductor se usa para convertir un voltaje alterno de 10000 a 500 V. ¿Cuál es la corriente de salida si en la entrada es de 1 A? Resp. 20 A
Ip=1A Is=Ip( ) 
Vp=10,000 Is= 1( ) 
Vs= 500V Is= 20 A
3. Un generador de c.a. que suministra 20 A a 6000 V está conectado a un transformador elevador. ¿Cuál es la corriente de salida a 120 000 V? Resp. 1 A 
Ip=20A Is=Ip
Vp=6,000 V Is= 20
Vs=120,000 V Is=1 A
Generación y transmisión de la corriente eléctrica.
Centro de generación
Es donde se realiza la transferencia de energía potencial, térmica, química, eólica, nuclear, etc. en energía mecánica y ésta en energía eléctrica. Para lo cual se utilizan, generadores eléctricos. Según los fluidos utilizados en la generación las centrales pueden clasificarse como:
Tipos de centrales
a) Centrales Térmicas Convencionales y Centrales Nucleares
Una central Térmica o Nuclear es de tipo vapor (ya sea generado por combustibles fósiles o por uranio enriquecido) y es una instalación industrial en la que la energía química del combustible se transforma en energía calorífica para producir vapor, este se conduce a la turbina donde su energía cinética se convierte en energía mecánica, la que se transmite al generador, para producir energía eléctrica. Para que se cumpla este proceso es necesario el uso de una caldera o núcleo con uranio, la cual es la que dará origen al vapor de agua, y así este tendrá la potencia para mover las turbinas.
b) Centrales Hidroeléctricas
Las Centrales Hidroeléctricas son instalaciones de generación cuyo combustible es el agua
Estas centrales aprovechan la energía cinética, potencial y cambios de presión del agua para generar energía mecánica mediante uso de turbinas) y luego transformarla mediante un generador en energía eléctrica.
c) Central de ciclo combinado
Es una central que combina dos ciclos termodinámicos (gas y vapor). En el primero se produce la combustión de gas natural en una turbina de gas de donde se aprovecha el calor residual de los gases para generar vapor a altas temperaturas y expandirlo en las turbinas de vapor en varios ciclos.
Subestaciones transformadoras de elevación y líneas de transporte
Toda la electricidad producida en los centros de generación se debe transportar hacia los grandes centros poblados, que por lo general se encuentran bastante alejados, uno del otro. Para realizar esta labor de forma eficiente se eleva el voltaje, por medio de transformadores, a valores entre 110 KV y 400 KV y se utilizan grandes torres metálicas para sujetar los cables que la transportan, cruzar montañas, ríos y lagos.
Subestaciones distribuidoras de transformación y líneas de distribución
Una vez que nos aproximamos a los centros poblados, es necesario reducir el voltaje a valores menores (entre 132KV a 45KV), por medio de transformadores reductores. Para facilitar así, la entrega de energía a su paso y hacer más sencillo transportar la electricidad hacia los grandes centros industriales y residenciales de las grandes ciudades.
Por último y para poder llegar a cada uno de los hogares, centros comerciales e industrias, se vuelve a reducir el voltaje a valores entre a 13.2 KV y 30 KV, por medio de transformadores reductores. De esta forma es mucho más sencillo, económico y seguro, transportar la energía eléctrica a cada rincón del pueblo, urbanización o ciudad.
En esta etapa se reduce el voltaje a valores comerciales (220V, 110V), por medio de transformadores instalados en los postes en donde se transporta la energía eléctrica.
Los postes y cables que normalmente vemos en las calles y los cilindros que se ven colgando en algunos postes (transformadores), los cables que parten de los postes hacia cada casa, comercio o industria y los equipos contadores de energía (medidores) son los componentes de la fase de distribución y los últimos en la carrera de la electricidad desde el generador hasta nuestro hogar.