Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.
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Motor Eléctrico y Generador
Sobre esta simulación
Motor Eléctrico y Generador es un laboratorio interactivo de electromagnetismo en 3D que demuestra cómo la misma máquina física actúa como motor de CC o como generador de CA. Una bobina rectangular de cobre gira entre polos magnéticos permanentes Norte y Sur mientras flechas vectoriales verdes en 3D muestran la fuerza de Lorentz F = I L x B sobre cada segmento activo de alambre. En modo Motor de CC, un conmutador de anillo partido invierte la corriente de la bobina cada media vuelta para que el torque tau = N I A B |cos theta| impulse siempre el rotor en el mismo sentido. Al hacer clic en un polo magnético se cambia al modo Generador de CA con anillos rozantes continuos, produciendo una traza de FEM alterna sinusoidal en el panel de formas de onda 3D.
Qué pueden explorar los alumnos
- Observa las flechas verdes de la fuerza de Lorentz en los dos lados de la bobina giratoria en modo Motor de CC y nota cómo el conmutador de anillo partido invierte la corriente cada 180 grados para que el alambre izquierdo siempre sea empujado hacia arriba.
- Arrastra el eje del rotor a mano a través de la posición vertical de punto muerto (theta = 90 grados) para ver dónde el torque cae momentáneamente a cero.
- Cambia el Modo de máquina a Generador de CA (Anillos rozantes) o haz clic en un polo magnético, y compara la onda sinusoidal completa del panel del osciloscopio con los pulsos de CC rectificada.
- Aumenta el Campo magnético B y las Espiras de la bobina N con los controles deslizantes y verifica que tanto el torque máximo como la FEM inducida aumentan linealmente con N y B.
- Activa y desactiva las Líneas de campo magnético B para inspeccionar la geometría de I L x B a través del entrehierro.
Objetivos de aprendizaje
- 1Utilizar la regla de la mano derecha para la fuerza de Lorentz F = I L x B con el fin de determinar la dirección de la fuerza en cada lado de una espira con corriente.
- 2Explicar por qué un motor de CC necesita un conmutador de anillo partido y escobillas para mantener un torque unidireccional.
- 3Contrastar la salida de un conmutador de anillo partido (CC pulsante rectificada) con la de anillos rozantes continuos (CA sinusoidal).
- 4Calcular el torque magnético tau = N I A B cos theta y la FEM máxima del generador epsilon_0 = N B A omega.
Preguntas frecuentes de los docentes
¿Cuál es la función del conmutador de anillo partido en un motor de CC?
Sin un conmutador, el torque magnético sobre una espira con corriente invertiría su sentido cada media vuelta a medida que los alambres intercambian lados entre los polos Norte y Sur. El conmutador de anillo partido invierte el sentido de la corriente en la bobina cada 180 grados para que el torque empuje siempre en el mismo sentido de rotación.
¿En qué se diferencia estructuralmente un generador de CA de un motor de CC?
Un generador de CA reemplaza el conmutador de anillo partido por dos anillos rozantes continuos —uno conectado permanentemente a cada extremo de la bobina giratoria—, de modo que el voltaje alterno inducido se entrega directamente a las escobillas como una onda sinusoidal suave.
¿Con qué orientación de la bobina es máximo y mínimo el torque magnético?
El torque es máximo cuando el plano de la bobina es paralelo a las líneas del campo magnético (theta = 0 grados, cos theta = 1) porque las dos fuerzas tienen el mayor brazo de palanca. El torque cae a cero cuando el plano de la bobina es perpendicular al campo magnético (theta = 90 grados).
¿Cómo se puede aumentar el voltaje producido por un generador de CA?
Según la ley de Faraday (epsilon_peak = N B A omega), se puede aumentar el voltaje máximo enrollando más espiras N en la bobina, usando imanes más potentes (mayor B), aumentando el área de la bobina A o haciendo girar el rotor más rápido (mayor velocidad angular omega).
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