Fisica General Burbano

524 CORRIENTES INDUCIDAS
La resistencia provoca pérdidas de energía que amortiguan las amplitudes de carga e intensidad.
Las aplicaciones más importantes de las oscilaciones producidas por circuitos electrónicos
como los descritos, se encuentran en las redes de distribución de energía eléctrica (ver transformador
de Tesla en el párrafo XXII-54) y en la producción de ondas electromagnéticas de menor frecuencia,
extendiéndose desde unos pocos Hz hasta 10 12 Hz (como se verá en el capítulo XXIII),
correspondientes a las ondas de radiofrecuencia, radio, televisión, radar y microondas.
D) CORRIENTES ALTERNAS: PRODUCCIÓN. ELEMENTOS BÁSICOS DE
UNA RED ELÉCTRICA
XXII – 14. Introdución
Fig. XXII-29.– Fundamento de los generadores electromagnéticos
de corriente.
Fig. XXII-30.– Esquema del alternador simple en el que el
inducido es el rotor y el imán en el estator.
La energía eléctrica, de la cual depende nuestra civilización actual, es suministrada en forma
de corriente alterna; las razones por las que normalmente utilizamos ésta y no la corriente continua,
son múltiples y algunas de ellas se enumeran a continuación.
Ocurre que para la utilización de la corriente tiene que transportarse a largas distancias; conviene
que la tensión sea muy alta, puesto que en estas condiciones las pérdidas de energía por el
efecto Joule es muy baja, sin embargo, por razones de seguridad, en los lugares de utilización convienen
tensiones bajas; la corriente alterna es la idónea para esta elevación-reducción mediante los
aparatos llamados transformadores. Se utiliza la corriente alterna en los motores de inducción que
son los más baratos, los más prácticos y presentan menos fallos que los de corriente continua. La
corriente alterna de alta frecuencia es la productora de las ondas electromagnéticas, base del funcionamiento
de los aparatos eléctricos de comunicación, etc.
Como veremos, el comportamiento del circuito depende de la frecuencia de la corriente empleada,
y lo que expongamos en el estudio de las corrientes alternas es solamente válido para frecuencias
relativamente pequeñas, es decir para corrientes que varían lentamente. Es complicado
precisar qué ha de entenderse por corriente de variación lenta, no obstante, bástenos señalar que
la frecuencia n, ha de cumplir n = c/l, donde c es la velocidad de la luz y l la longitud máxima del
circuito; en caso contrario, el circuito radia potencia en cantidad apreciable, perdiendo validez la
técnica que expondremos en el estudio de corrientes alternas. Así, para frecuencias de un MHz la
longitud máxima puede ser de hasta 30 m, mientras que si la frecuencia es de 30 MHz dicha longitud
tendría que reducirse a un metro.
XXII – 15. Fundamento de los generadores electromagnéticos de corriente
Debido al fundamento de los generadores de corriente alterna de las compañías
eléctricas que nos la proporcionan, las corrientes que vamos a estudiar
son del tipo:
I = I 0
sen (wt – j)
pero hay que tener presente que en general se llaman CORRIENTES ALTERNAS a
todas aquellas en que la intensidad cambia de sentido periódicamente con el
tiempo. De hecho en algunos aparatos eléctricos aparecen tanto «ondas cuadradas»
como «ondas en diente de sierra» ... Sin embargo, de acuerdo con el
teorema de Fourier (párrafo III-18), toda función periódica puede expresarse
como suma de funciones sinusoidales por lo que podremos analizar cada componente
sinusoidal, según el estudio que realizamos a continuación, y luego
sumarlas, obteniéndose de este modo la solución completa.
El fundamento de los generadores de corriente alterna sinusoidal es el siguiente:
si en un campo magnético se hace girar a un circuito cerrado, se produce
una variación del flujo que lo atraviesa, por modificarse el ángulo formado
por la dirección de la inducción magnética B y la normal al circuito n; en
éste se originan CORRIENTES INDUCIDAS ALTERNAS, llamadas así porque el sentido
de la corriente experimenta cambios sucesivos en su sentido.
En la posición 1 de la Fig. XXII-29, el flujo de la inducción magnética B, a
través de la cara visible, es máximo por ser nulo el ángulo formado por la normal
a la cara n y el campo (j = 0; cos j = 1); en la 2, el flujo es cero (j =
90º; cos j = 0); en la 3 es mínimo (j = 180º; cos j = –1); en la posición 4 el
flujo vuelve a ser cero, para pasar de nuevo a su valor máximo en la 5.
El flujo disminuye en la primera media vuelta (de 1 a 3), originándose en
el circuito corrientes que se oponen a tal disminución (N en la cara por la que
salen las líneas de campo); el sentido de la corriente queda determinado por la
naturaleza de las caras.
En la segunda media vuelta el flujo aumenta, creándose caras que se oponen
a ello, circulando la corriente en sentido contrario a la producida en la
media vuelta anterior:
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