|
Autor:
Ing. Víctor Cires
Gavidia
Octubre, 2003
|
L
|
a montaña rusa, produce fuertes emociones: primero lo
suben a uno al punto mas alto y el carrito empieza a
deslizarse por los rieles de bajada, aumentando su
velocidad, para luego volver a subir y vuelve
nuevamente
a
caer
por
una
pendiente
tan
empinada
que
nos quita
el
|
|
aliento bajando cada vez más rápido, para volver nuevamente a
subir y bajar finalmente en otra pendiente más suave hasta
llegar al final de su carrera.
Este final puede ser otra vez el principio de donde podemos
repetir el ciclo.
Si observamos la montaña rusa desde fuera, podemos ver realmente
lo que sucede.
Vemos que el carrito es llevado a la parte más alta por una
cremallera de cadena u otro mecanismo semejante. Cualquiera que
éste sea, se utiliza energía en subir el carro a la parte más
alta, desde donde se va a dejar caer siguiendo la trayectoria
por la que los rieles lo lleven.
La parte que nos interesa es observar como dicho carro, cuando
está en el punto más elevado, al principio de su carrera,
estando casi parado es cuando tiene más energía debida a su
elevada posición.
Al dejarlo caer por la pendiente, esta energía debida a su
posición se transforma en movimiento y el carro adquiere
velocidad, que llega a su máximo, cuando recorre la parte más
baja de su camino.
Esta energía de movimiento, debida a la inercia, lo hace subir
por la siguiente pendiente, disminuyendo su velocidad, hasta que
llega a la siguiente cima de donde vuelve a bajar acelerándose
nuevamente.
Vemos que en realidad, lo que se hace en la montaña rusa es
estar cambiando energía de posición (energía potencial) en
energía de movimiento (energía cinética).
Claro que en dichos cambios, siempre se pierde algo de energía,
pérdidas de fricción en el aire y en las ruedas, resultando que
al final de su recorrido, el carro queda a un nivel inferior del
punto más alto, a donde tenemos que volverlo a subir para
repetir el ciclo.
De hecho, lo mismo sucede en un columpio; parte del punto más
alto y al bajar va adquiriendo cada vez más velocidad, hasta
tener la máxima en la parte inferior y vuelve a subir al lado
opuesto, para repetir el ciclo.
Aquí también, se convierte la energía potencial en cinética y
algo se pierde en fricción, por lo que tenemos que reemplazar la
energía perdida por el empujón que tenemos que darle al columpio
para mantenerlo en movimiento.
El columpio, es un aparato muy interesante, de hecho, le sirvió
a Galileo para demostrar la rotación de la Tierra.
Del centro del Domo (la cúpula) de la catedral de Pisa, estaba
colgada una lámpara, aún le llaman la lámpara de Galileo, cuyo
cable alargó Galileo para hacerla llegar casi hasta el piso.
Como la lámpara era muy pesada y el cable muy largo, podía durar
mucho tiempo en movimiento al hacerla oscilar.
Galileo la hizo oscilar, pintando en el piso una raya que
indicaba la trayectoria de la lámpara.
Cierto tiempo después observó que la línea que tenía que pintar
en el piso para indicar la trayectoria de su lámpara no
coincidía con la primera, sino que estaba desplazada cierto
ángulo.
Dedujo que, como su péndulo (lámpara), oscila en un solo plano,
éste se había desplazado con respecto a la Tierra (el piso) y
como el plano de oscilación del péndulo es fijo, era la Tierra
la que había girado.
Este experimento lo pueden ustedes repetir en una lancha en el
lago, o en cualquier otro vehículo al que no le den mucha
aceleración.
Al hacer oscilar un péndulo (cualquier peso colgado de un
cordón), verán que al girar la lancha, el plano de oscilación
del péndulo se mantiene en su posición original.
Todo esto podrá estar muy interesante, pero ¿qué tiene que ver
con la electricidad y más aún, qué pasó con los alternadores?
Bueno, es que me dejé llevar por las oscilaciones.
Es que éstas las encontramos en todas partes: en la montaña
rusa, en los columpios, en un corcho que flota en las ondas del
lago, en un resorte al que le colguemos un peso, en el día y la
noche, en las estaciones del año, en el sonido, etc.
Estas oscilaciones son movimientos repetitivos (cíclicos).
Las encontramos muy frecuentemente y ya tendremos oportunidad de
volver a hablar de ellas.
Vamos a ver como podemos hacer un alternador.
Empecemos a analizar nuestro generador elemental, ¿recuerdan?
Tomemos una sola bobina devanada en las ranuras del rotor bajo
los polos norte y sur, pero ahora, en vez de conectar los
extremos de la bobina a los casquillos o delgas, los conectamos
a dos anillos aislados.
Analicemos que sucede:
Tenemos nuestro campo magnético, con sus polos norte y sur,
nuestra bobina enrollada con conductores colocados en ranuras
bajo los polos, las puntas de la bobina conectadas a dos anillos
aislados, anillos de cobre, sobre los que apoyamos las
escobillas para hacer contacto.
Al hacer girar la armadura, en los conductores bajo el polo
norte se va a inducir un voltaje y también en los que están bajo
el polo sur, estos voltajes o presiones eléctricas empujan a los
electrones libres de los conductores en el mismo sentido y
tratan de salir por una de las escobillas y hay defecto o falta
de electrones en la otra.
Tenemos por lo tanto un voltaje entre nuestras escobillas.
Este voltaje de las escobillas va disminuyendo a medida que los
conductores se alejan del centro de los polos, hasta hacerse
cero cuando los conductores están a 90 grados con respecto a los
polos, porque ya no cortan líneas de fuerza del campo magnético.
Al seguir girando nuestro rotor, los conductores que antes
estaban bajo el polo norte, ahora empiezan a estar bajo el polo
sur y viceversa, el voltaje o presión eléctrica de las
escobillas se invierte, la escobilla que antes tenía exceso de
electrones que querían salir de ella, ahora le faltan y la otra
que tenía defecto, ahora tiene exceso.
Este voltaje va ahora subiendo hasta llegar a un máximo, en
sentido inverso al original, cuando los conductores pasen por el
centro de los polos.
Si conectamos un alambre externo, entre ambas escobillas, los
electrones libres de dicho alambre se moverán en uno y otro
sentido, cada vez que cambie la polaridad de las escobillas.
|
 |
|
¡Hemos construido un columpio eléctrico!
La corriente eléctrica de nuestro alambre es una corriente que
cambia de sentido a cada media vuelta del rotor, es una
corriente "alterna" y nuestro generador se ha convertido en un
"alternador" o generador de corriente alterna.
¡Vaya chiste!, ¿Para qué demonios nos sirve esta corriente
alterna?
Bueno, es que entre otras cosas, la podemos "transformar".
Ustedes los electricistas sí que están buenos, cada vez nos
sacan nuevas palabritas: corriente continua, corriente alterna y
ahora corriente transformada, ¿con qué se come esto? |
|
