Del giro del rotor a la onda sinusoidal: cómo el movimiento mecánico se transforma en energía eléctrica gracias a la inducción electromagnética de Faraday.
El rotor es la parte móvil: gira en el centro impulsado por una turbina (hidráulica, de vapor, eólica). Lleva un imán permanente o un electroimán que genera un campo magnético B giratorio.
ω = 2π · f (rad/s)El estator es la parte fija: tres conjuntos de bobinas de cobre dispuestas a 120° entre sí alrededor del rotor. Cada bobina constituye una fase del sistema trifásico.
θ_A = 0° · θ_B = 120° · θ_C = 240°Al girar, el campo del rotor barre las bobinas del estator. La variación del flujo magnético induce una fuerza electromotriz (FEM) según la Ley de Faraday.
ε = − dΦ/dtCuando el imán del rotor gira con velocidad angular constante ω, el flujo magnético que atraviesa la bobina es Φ(t) = Φ₀ · cos(ωt). La FEM inducida es la derivada cambiada de signo, por eso resulta una función sinusoidal:
ε(t) = −dΦ/dt = Φ₀ · ω · sin(ωt) = ε₀ · sin(ωt)Las tres bobinas, separadas 120° en el espacio, producen tres FEM idénticas en amplitud y frecuencia, pero desfasadas 120° en el tiempo. La suma instantánea de las tres es siempre cero — propiedad fundamental del sistema trifásico equilibrado:
ε_A + ε_B + ε_C = 0 (en todo instante)Esta configuración permite transmitir más potencia con menos cobre, hace posibles los motores trifásicos (que arrancan solos por su campo magnético giratorio) y es el estándar de la red eléctrica mundial.
Un campo B magnético que varía en el tiempo genera un campo E eléctrico (Faraday). Y un campo E eléctrico que varía en el tiempo genera, a su vez, un campo B magnético (Ampère-Maxwell). Esta retroalimentación produce la onda electromagnética:
∇ × E = −∂B/∂t · ∇ × B = μ₀ε₀ · ∂E/∂t