23.3: RetroCEM en un motor eléctrico

Hay muchas similitudes entre los motores eléctricos y los generadores, y de hecho, se puede pensar en ellos como el mismo dispositivo. En un motor eléctrico, la corriente pasa a través de una bobina en un campo magnético, de manera que se ejerce un par sobre la bobina, y ésta comienza a girar. En un generador, se ejerce un par para hacer girar la bobina, induciendo así una corriente.

Considera un motor eléctrico. A medida que suministramos corriente al motor, la bobina comienza a girar. Pero, una bobina giratoria en un campo magnético da como resultado una corriente inducida. Por Ley de Lenz, la corriente inducida en la bobina de un motor tiene que estar en la dirección opuesta a la corriente que ponemos, ya que de lo contrario, el motor comenzaría a girar infinitamente rápido. Llamamos a este efecto “back emf”, ya que el motor actúa efectivamente como una batería que se opone a la corriente, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{1}\)

Figura\(\PageIndex{1}\): Un circuito simple que ilustra cómo un motor, con resistencia\(R_{motor}\), generará una “fuerza electromotriz”, equivalente a una batería que produce una tensión en la dirección para oponerse a la corriente de la batería real que está alimentando el motor,\(∆V\).

Si conectas un motor eléctrico a una fuente de voltaje, inicialmente, el motor está en reposo, por lo que no habrá contraemf y la corriente a través del circuito será muy grande (los motores tienen una resistencia pequeña, de manera que la energía eléctrica se convierte en trabajo en lugar de calentar el motor). A medida que el motor comienza a girar más rápido, la fuerza electromotriz posterior del motor crece, reduciendo la corriente en el circuito. Si no hay carga en el motor (es decir, el motor puede girar libremente sin fricción), entonces la velocidad de rotación del motor aumentará hasta que la fuerza electromotriz posterior coincida exactamente con la tensión suministrada al motor. El motor girará entonces a velocidad constante, sin (casi) ninguna corriente en el circuito (si el motor se ralentiza, la emf disminuirá, y la corriente aumentará para acelerar el motor). Si hay una carga en el motor (porque está haciendo que algo gire), entonces el motor girará a una velocidad que es inferior a la que resultaría en corriente cero, ya que parte de esa corriente ahora es utilizada por el motor para ejercer un par.

Es posible que note que las luces de su casa se atenúan brevemente a medida que se enciende su refrigerador. Esto se debe a que tu refrigerador utiliza un motor eléctrico que inicialmente extrae una gran corriente cuando se enciende, lo suficientemente grande como para producir una caída de voltaje en el circuito de tu casa para observar una atenuación de tus luces. También puede notar que si tapona la entrada o salida de un secador de pelo, el secador de pelo se apaga rápidamente. En este caso, al bloquear el flujo de aire, se evita que el motor en el secador de pelo gire; esto da como resultado una gran corriente a través de su bobina, ya que no hay fuerza contraelectromotriz. La mayoría de los secadores de pelo tienen un disyuntor que detectará esta gran corriente y abrirá el circuito para evitar que la bobina en el motor se sobrecaliente y se derrita. En general, no se debe evitar que un motor eléctrico gire, ya que esto dará como resultado una gran corriente a través del motor que podría fundir sus componentes internos.