¿Cuál es el mejor ejemplo de una máquina que convierte la energía eléctrica en energía cinética y sonora
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Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte una forma de energía en electricidad. Hay muchos tipos diferentes de generadores de electricidad. La mayor parte de la electricidad que se genera en el mundo procede de generadores que se basan en el descubrimiento del científico Michael Faraday en 1831 de que mover un imán dentro de una bobina de cable hace (induce) que fluya una corriente eléctrica en el cable. Fabricó el primer generador de electricidad llamado disco de Faraday, que funciona con esta relación entre el magnetismo y la electricidad y que llevó al diseño de los generadores electromagnéticos que utilizamos hoy en día.
Los generadores electromagnéticos utilizan un electroimán -un imán producido por la electricidad- y no un imán tradicional. Un generador electromagnético básico tiene una serie de bobinas aisladas de alambre que forman un cilindro estacionario -llamado estator- que rodea un eje electromagnético llamado rotor. Al girar el rotor, fluye una corriente eléctrica en cada sección de la bobina de alambre, que se convierte en un conductor eléctrico independiente. Las corrientes de las secciones individuales se combinan para formar una gran corriente. Esta corriente es la electricidad que se mueve desde los generadores a través de las líneas eléctricas hasta los consumidores. Los generadores electromagnéticos accionados por motores cinéticos (mecánicos) representan casi toda la generación de electricidad en Estados Unidos.
El dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica se llama
Este artículo trata de la generación de energía electromagnética. Para los generadores electrostáticos como la máquina de Van de Graaff, véase Generador electrostático. Para los dispositivos que convierten los fotones en electricidad, véase panel fotovoltaico.
En la generación de electricidad, un generador[1] es un dispositivo que convierte la fuerza motriz (energía mecánica) en energía eléctrica para utilizarla en un circuito externo. Entre las fuentes de energía mecánica se encuentran las turbinas de vapor, las turbinas de gas, las turbinas de agua, los motores de combustión interna, las turbinas eólicas e incluso las manivelas. El primer generador electromagnético, el disco de Faraday, fue inventado en 1831 por el científico británico Michael Faraday. Los generadores proporcionan casi toda la energía de las redes eléctricas.
La conversión inversa de la energía eléctrica en energía mecánica la realiza un motor eléctrico, y los motores y los generadores tienen muchas similitudes. Muchos motores pueden ser accionados mecánicamente para generar electricidad; con frecuencia son generadores manuales aceptables.
Antes de que se descubriera la conexión entre el magnetismo y la electricidad, se inventaron los generadores electrostáticos. Funcionaban según principios electrostáticos, utilizando cintas, placas y discos cargados eléctricamente que llevaban la carga a un electrodo de alto potencial. La carga se generaba mediante dos mecanismos: la inducción electrostática o el efecto triboeléctrico. Estos generadores generaban una tensión muy alta y una corriente baja. Debido a su ineficacia y a la dificultad de aislar las máquinas que producían tensiones muy elevadas, los generadores electrostáticos tenían potencias bajas y nunca se utilizaron para generar cantidades comercialmente significativas de energía eléctrica. Sus únicas aplicaciones prácticas fueron para alimentar los primeros tubos de rayos X y, posteriormente, en algunos aceleradores de partículas atómicas.
Dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía térmica
Un ejemplo de sistema mecánico: Un satélite orbita alrededor de la Tierra influenciado únicamente por la fuerza gravitatoria conservadora; su energía mecánica se conserva, por tanto. La aceleración del satélite está representada por el vector verde y su velocidad por el vector rojo. Si la órbita del satélite es una elipse, la energía potencial del satélite y su energía cinética varían con el tiempo, pero su suma permanece constante.
En ciencias físicas, la energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética. El principio de conservación de la energía mecánica establece que si un sistema aislado está sometido únicamente a fuerzas conservativas, la energía mecánica es constante. Si un objeto se mueve en la dirección opuesta a una fuerza neta conservativa, la energía potencial aumentará; y si la velocidad (no la rapidez) del objeto cambia, la energía cinética del objeto también cambia. En todos los sistemas reales, sin embargo, habrá fuerzas no conservativas, como las fuerzas de fricción, pero si son de magnitud despreciable, la energía mecánica cambia poco y su conservación es una aproximación útil. En las colisiones elásticas, la energía cinética se conserva, pero en las colisiones inelásticas parte de la energía mecánica puede convertirse en energía térmica. La equivalencia entre la pérdida de energía mecánica (disipación) y el aumento de la temperatura fue descubierta por James Prescott Joule.
Ejemplos de conversión de energía mecánica en energía eléctrica
Un aparato para la conversión de energía mecánica en energía eléctrica que tiene un transductor piezoeléctrico (1), que está formado por dos o más capas, y que tiene un sistema de masa/muelle (2, 3, 4), que puede oscilar, en un soporte (5), que se hace oscilar (6) mecánicamente cuando se estimula, cuyas oscilaciones deforman periódicamente el transductor piezoeléctrico de manera que se produce una tensión alterna en los cables de conexión (7) del transductor.
Un elemento transductor electrovolumétrico (1), una masa (3) que puede hacer oscilar al menos un elemento de transmisión (2) para la transmisión de las oscilaciones, estando el elemento transductor (1) en contacto con el elemento de transmisión (2) de manera que cualquier oscilación de la masa (3) puede transformarse, al menos parcialmente, en un cambio de volumen del elemento transductor (1), produciendo una tensión eléctrica.
8. Un método de conversión de energía mecánica en energía eléctrica, en el que se utiliza el aparato según la reivindicación 1, en el que cualquier movimiento de una masa (3) se transmite a través de un elemento de transmisión (2) a un elemento transductor electrovolumétrico (1), que convierte el movimiento en tensiones.