3.5.6 Transformadores

Este invento de Faraday funciona por una inducción magnética. Su principio se basa en la inducción mutua, no tiene partes móviles y transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro por inducción electromagnética.
Está constituido por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado y sobre cuyas columnas se localizan dos bobinas una denominada primaria, que recibe energía y otra secundaria, donde la corriente es inducida. Los dos devanados se encuentran eléctricamente aislados entre sí.

Los transformadores pueden ser de subida o elevación y de bajada o reducción. Un transformador elevador recibe un valor de voltaje y lo entrega a un valor más elevado, mientras que un transformador reductor recibe un valor alto de voltaje y lo entrega a un valor bajo.

3.5.5 Generadores

Un generador transforma la energía mecánica en eléctrica, es capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos llamados polos, terminales o bornes.
Está formado por un inductor, construido a base de electroimanes o imanes permanentes que producen un campo magnético, y por un núcleo de hierro. Cuando el núcleo  entra en movimiento de rotación, los alambres conductores cortan las líneas de flujo magnético, por tanto, se induce en ellas una FEM alterna. Para obtener una corriente continua o directa, debe incorporarse un dispositivo conveniente llamado conmutador.

El voltaje se induce en un conductor que se encuentra dentro de un campo magnético producido por un imán permanente o una bobina de armadura. El imán que produce un campo magnético puede ser parte del estator o del rotor. En los generadores de corriente directa, el devanado está sobre el rotor, y en los de corriente alterna, en el estator.
La transformación de energía mecánica en eléctrica se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos en la armadura, cuando se produce un movimiento mecánico entre los conductores y el campo magnético, se genera una fuerza electromotriz.

3.5.4 Motores

Un motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Los motores de corriente continua permiten ver de un modo más simple cómo obtener movimiento gracias al campo magnético creado por una corriente.

El elemento del motor que genera el movimiento se llama armadura o rotor y consiste en un electroimán que puede girar libremente en torno a un eje. Dicho rotor está rodeado por un imán permanente, cuyo campo magnético permanece fijo.

El electroimán recibe la corriente por el contacto establecido entre las escobillas y el conmutador. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador gira entre ellas siguiendo el movimiento del rotor.

Cuando la corriente pasa a lo largo del electroimán, sus polos son atraídos y repelidos por los polos del imán fijo, de modo que el rotor se moverá hasta que el polo norte del electroimán quede  de frente al polo sur del imán permanente. Si esto pasa se produce un cambio en el sentido de la corriente que pasa por el rotor, ya que el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas e intercambia el modo en que  el electroimán recibe la corriente de la batería. 

Al modificarse el signo de los polos del electroimán, los polos del rotor resultarán repelidos por los polos del imán fijo, pues estarán enfrentados polos de igual signo, por lo cual el rotor se ve obligado a seguir girando.

3.5.3.3 Amperímetro

Es un instrumento que mide intensidades de corriente eléctrica. La bobina que emplea este instrumento es de baja resistencia, es decir, el alambre utilizado es grueso y con un número de vueltas reducido, lo que permite que la corriente fluya sin mayores obstáculos. Este registra los valores en amperes, miliamperes y microamperes.

3.5.3.2 voltímetro

Un voltímetro es un instrumento que se usa para medir la diferencia de potencia entre dos punto de circuito y por tanto, registra valores en volts. Esta constituido por una bobina que posee un gran numero de vueltas de alambre muy fino y , por lo mismo, su resistencia interna es bastante alta al paso de la corriente. Al conectar el voltímetro a un circuito deberá hacerse en paralelo.

3.5.3.1 Galvanometro

El galvanómetro es un instrumento que detecta pequeñas corrientes eléctricas. Consta de una bobina con un núcleo de hierro dulce que se encuentra entre las caras de polos magnéticos permanentes.  Cuando se le hace pasar una corriente se produce un momento de fuerza (torsión). Esto hace que la bobina gire y la aguja indicadora se desvié de su posición. Una vez que la corriente cesa la aguja regresa a su posición cero mediante un resorte.

Los imanes permanentes suministran un campo radial uniforme de modo que el momento de torsión sea directamente proporcional ala a la corriente que haya en la bobina. De acuerdo con la dirección de la corriente que se va a medir la bobina y la aguja indicadora giran en dirección o sentido contrario a las manecillas del reloj.

3.5.3 aplicaciones

El descubrimiento del electromagnetismo y el desarrollo del electroimán trajeron numerosos beneficios a la humanidad. Los electroimanes tienen diversas aplicaciones, se utilizan por ejemplo en timbres, relés, bocinas, en industrias para separar metales, en motores eléctricos y en arrancadores electromagnéticos para motores por  mencionar algunos.

A continuación estudiaremos la aplicación del electromagnetismo en 3 instrumentos de medición que son muy utilizados en la industria, empresas y escuelas, galvanómetro, voltímetro y amperímetro. 

Galvanometro voltímetro Amperímetro Motores Generadores Transformadores