Base con manivela unida a través de una correa a una bobina (arrollada sobre núcleo de hierro) o rotor, que gira en el seno de un campo magnético creado por un imán permanente, sistema de escobillas, bombilla, galvanómetro de cero (milivoltímetro), ventilador con motor DC montado en soporte y fuente de alimentación DC (5V/2A).

Descripción

Funcionamiento como generador AC/DC

1-Poner el set sobre la mesa y asegurarse de que la bombilla está bien enroscada en su base.

2-Conectar los bornes de la bombilla con los bornes del galvanómetro (milivoltímetro), tal y como muestra la figura 1.

3- Poner las escobillas en los extremos de los colectores, tal y como muestra la figura 2a. En esta configuración, al girar la manivela se genera una fem y corriente AC. La presencia de corriente se pone de manifiesto en la bombilla, que se ilumina. El hecho de que la corriente es alterna, se visualiza en el galvanómetro, cuya aguja oscila entre valores positivos y negativos.

4-A continuación, poner las escobillas en el centro de los colectores, tal y como muestra la figura 2b. Añadir en este caso el ventilador, conectando los bornes del mismo a los bornes de las escobillas (ver figura 1). En esta configuración, al girar la manivela se genera una fem y corriente DC, que ilumina la bombilla y hace girar el ventilador (alimenta su motor DC). El hecho de que la corriente generada es, en este caso continua, se visualiza en el galvanómetro, cuya aguja marca un valor positivo o negativo. Si se cambia el sentido de giro de la manivela, cambia el sentido de giro del ventilador, y el signo de la fem medida por el galvanómetro.

5- En la configuración anterior, si cambiamos el sentido del campo, invirtiendo los polos norte y sur, se observa una inversión del sentido de la fem y corriente inducida. Y si se quita el imán, no hay fem y corriente inducida (Ni se enciende la bombilla, ni se mueve el ventilador, ni se detecta señal en el galvanómetro).

Funcionamiento como motor (DC)

6-A continuación, desconectar el galvanómetro, el ventilador y quitar la bombilla.

7- Conectar a los bornes de la base de la bombilla los bornes de la fuente de alimentación DC y quitar la correa que une la manivela con el rotor, tal y como indica la figura 3. Asegurarse de que las escobillas están en la posición central, es decir con la configuración de la figura 2b.

8- Poner en marcha la fuente de alimentación con el interruptor trasero. Para arrancar el motor hay que girar manualmente el rotor, hasta que empieza a girar de manera continua. Si invertimos el sentido de la corriente, intercambiando los bornes de la fuente, se invierte el sentido de giro del motor. También se invierte el sentido de giro, si cambiamos el sentido del campo, invirtiendo los polos del imán.

Explicación

Al girar una bobina en el seno de un campo magnético (generado por un imán permanente), aparece una variación de flujo magnético con el tiempo, que según la ley de inducción de Faraday-Lenz da lugar a la aparición de una fem inducida. Cada media vuelta, se produce una inversión en el signo de la fem, debido al cambio de signo en el flujo, con lo que la fem generada es, en principio AC. Esta fem se puede medir con un galvanómetro (milivoltímetro) y visualizar el paso de corriente inducida, mediante la bombilla. Cambiando la configuración de las escobillas, se puede conseguir invertir la polaridad de las misma, justo cuando se va a producir el cambio de signo, de manera que, en este caso la fem generada es DC.

El sistema puede funcionar a la inversa, es decir, como motor. Para ello, hay que aplicar una ddp entre las escobillas. Esto hace circular una corriente por la bobina y aparece una fuerza magnética sobre dicha corriente, que da lugar a un momento de fuerzas, que hace girar la bobina. Si la fuente de alimentación es DC, la configuración de las escobillas tiene que invertir la polaridad después de cada media vuelta, para evitar que el momento de giro se invierta en cada media vuelta, y el motor gire siempre en el mismo sentido, de manera continua.

- Física para la ciencia y la teconolgía, PA. Tipler y G. Mosca, Vol. 2, Ed. Reverté. 6ª Edición (2010).