Orígenes de la electricidad Cargas eléctricas Ley de Coulomb Campo eléctrico Potencial eléctrico Corriente eléctrica Circuitos eléctricos Magnitudes eléctricas Ley de Ohm Componente electrónico Circuitos eléctricos Energía y potencia eléctrica Magnetismo Magnetismo terrestre Efecto magnético de la corriente eléctrica Efecto eléctrico del campo magnético Inducción electromagnética Aplicaciones del electromagnetismo

Aplicaciones del electromagnetismo

La relación entre la electricidad y el magnetismo tiene muchas aplicaciones interesantes: instrumentos de medida como el amperímetro, voltimetro o multímetro, transformadores y también los motores eléctricos..


Instrumentos de medida

El principio básico de funcionamiento de estos aparatos es muy sencillo. Están formados por una o varias espiras que llevan acoplada una aguja imantada. La espira está inmersa en el campo magnético creado por un imán. Cuando el circuito está abierto, no pasa corriente por el aparato y la aguja imantada señala el cero de la escala.

Cuando hay corriente eléctrica, las cargas recorren una espira. En este caso, como la espira está inmersa en el campo magnético creado por el imán, gira y la aguja imantada se desplaza sobre una escala . Si la corriente eléctrica es mayor , el desplazamiento de la aguja imantada será más acusado.

El dispositivo anterior constituye un galvanómetro. Luego, según cuál sea la magnitud que se pretende medir, se acopla una resistencia en serie (funcionamiento como voltímetro) o una resistencia en paralelo (funcionamiento como amperímetro) con el galvanómetro, de manera que la lectura indicada por la aguja imantada sea la diferencia de potencial (en este caso tenemos un voltímetro) o la intensidad de corriente (amperímetro).

También hay dispositivos, llamados polímetros, que pueden medir distintas magnitudes. En ellos existe una palanca o selector para elegir el tipo de magnitud que queremos medir: intensidad de corriente o diferencia de potencial.

Amperímetro

El amperímetro debe conectarse en serie en el circuito. Para no falsear la medida, debe tener una resistencia eléctrica interna muy pequeña. Hay que prestar atención a la colocación de estos aparatos de medida. Si colocamos un amperímetro en paralelo, puede llegar a estropearse, pues, como su resistencia es muy pequeña, la intensidad de corriente en él será más elevada.  

Voltímetro

El voltimetro debe conectarse en paralelo en el circuito. Para no falsear la medida, debe tener una resistencia eléctrica intema muy grande. De esta manera, por la rama del voltímetro la intensidad de comente será muy reducida.

Transformador eléctrico

Los circuitos electrónicos suelen utilizar tensión continua, con valores comprendidos entre 3 y 25 V, para lo cual basta conectar a los mismos baterías o pilas que proporcionen dicho tipo de tensión.

La mayoría de los aparatos electrónicos disponen a menudo de la posibilidad de ser enchufados a las tomas de corriente alterna cuyo valor eficaz es de 220 V. Esto significa que se necesita un dispositivo que reduzca este último valor a una magnitud de tensión inferior, semejante a la que nos proporcionaría una pila o batería. El dispositivo encargado de esta conversión en los valores de la tensión es el transformador. Su funcionamiento se basa en las propiedades que presentan las bobinas.

El transformador de tensión eléctrica consta de un núcleo ferromagnético, constituido por chapas de hierro que forman un bloque compacto, en el que se enrollan dos bobinas o devanados independientes. 

  • Una de las bobinas es el devanado primario del transformador, que se conecta a la tensión alterna de la red eléctrica. Al pasar la corriente por el devanado formado por multitud de espiras de cable, se genera un campo magnético alrededor del núcleo de hierro.
  • El devanado secundario del transformador se enrolla también en el mismo núcleo de hierro y capta el campo magnético. Dicho campo magnético es variable, pues ha sido creado por una corriente alterna y dará lugar a la generación de corrientes inducidas en las espiras que forman el devanado secundario.

Si se aplica una tensión eléctrica V1 al primario, que dispone de un número de vueltas o espiras N1, y se induce una tensión V2 en el secundario, cuyo número de espiras es de N2, se cumple la siguiente relación:


Se denomina relación de transformación m a la relación de tensiones entre el primario y el secundario. También se puede expresar en función del número de espiras de los devanados.


La expresión N2/N, es conocida como relación de transformación.


  • Si el primario dispone de un número de vueltas mayor que el secundario, la relación de transformación toma un valor menor que 1, lo que da lugar a un transformador reductor, es decir, se inducirá en el secundario una tensión menor que la que se capta en el primario.
  • Por otra parte, un transformador elevador será aquel que disponga de un número . de vueltas en el secundario mayor que en el primario, lo que da lugar a una relación de transformación de valor mayor que la unidad.

En general, los transformadores que usamos en casa son reductores: el voltaje de salida es menor que el de entrada (220V).

Motor eléctrico

Si colocamos una espira rectangular por la que circula una corriente eléctrica en el interior de un campo magnético uniforme, la espira experimentará un giro. Si la espira se conecta a un eje, podremos convertir la energía eléctrica que circula por la espira en energía mecánica. Precisamente esta es la base de los motores eléctricos, aunque en lugar de emplear una espira utilizaremos una bobina, ya que así el efecto resultante será mucho mayor. 
Un motor eléctrico es una máquina que produce movimiento a partir de una corriente eléctrica.
Los motores eléctricos son las piezas clave que permiten el desplazamiento de una máquina eléctrica. Por ejemplo, en un tren eléctrico, en una batidora, en un exprimidor, en un ventilador... Los ejemplos son inagotables.

Pero también se emplean motores eléctricos en otras máquinas cuyo objetivo principal no es el movimiento. Así, en un ordenador debe existir un motor eléctrico que permita el movimiento de la bandeja para extraer los discos compactos. O en un radio casete debe existir un motor eléctrico conectado a algún mecanismo que permita el arrastre de la cinta.
Aunque existen distintos tipos de motores en función de la potencia eléctrica que se necesite, un motor típico tiene los siguientes componentes:

  • Una bobina (generalmente de cobre) arrollada en torno a un trozo de hierro (núcleo de hierro).
  • Un imán necesario para producir el giro cuando pasa la corriente eléctrica por la bobina.
  • Una armadura que soporta el imán. Delgas y escobillas que completan el circuito eléctrico.
Funcionamiento de un multímetro Funcionamiento de un multímetro
El multímetro consta de una aguja indicadora, unida mediante un resorte espiral, al eje de rotación de una bobina rectangular plana, que está suspendida entre los polos opuestos de un imán permanente. Al estar la bobina sumergida en el interior de un campo magnético uniforme, creado por el imán fijo, cuando circula corriente por ella, se produce un par de fuerzas sobre la bobina que hace que rote, arrastrando consigo a la aguja unida a su eje. La aguja se mueve e indica en una escala, la intensidad de corriente que atraviesa la bobina. El resorte espiral permite que la aguja vuelva a su posición original, una vez que se interrumpe el paso de la corriente.


Multímetro analógico Multímetro analógico
El multímetro analógico es un dispositivo ideal para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, puede usar este multímetro analógico para medir tensión o corriente hasta 10 A. La particularidad en la medición de corriente son los diferentes rangos de medición que integra el multímetro analógico. El rango de corriente más bajo de este multímetro analógico es de 50 µA. Por tanto, este multímetro analógico le permite realizar mediciones de corrientes muy pequeñas. Otra característica del multímetro analógico son sus escalas que gracias a las diferentes escalas el usuario tiene una visión general de la medición. Para que la lectura de los valores del multímetro analógico sea más fácil aún se han diferenciado las escalas con diferentes colores.


Transformador ideal Transformador ideal
Un transformador ideal es considerado aquel en el que no hay pérdidas de ningún tipo. En la práctica no es realizable, pero es útil para comprender el funcionamiento de los transformadores reales. Estas son las condiciones que deben considerarse para un transformador ideal:
  • Los devanados primario y secundario tienen resistencia cero.
  • El flujo producido por los enlaces del devanado primario con el devanado secundario sin ningún flujo de fuga.
  • Se desprecian las pérdidas del transformador, es decir, las pérdidas del núcleo y del cobre.



Esquema de un motor eléctrico Esquema de un motor eléctrico.
Cuando circula corriente por el circuito, el núcleo de hierro se convierte en un imán, que interactúa con los imanes de la armadura y produce el giro continuado del eje del motor. En los motores de inducción, muy usados en la actualidad, existe un devanado externo (en lugar de los imanes) que, cuando circula por él la corriente, produce el movimiento de otro devanado interno adosado al eje del motor.


Taladro eléctrico desmontado Taladro eléctrico desmontado
En la figura se puede ver Taladro eléctrico donde se muestra los componentes compuestoas por el motor unido con los engranajes y el interruptor del motor.