01 el campo magnètico (1)
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Redes Eléctricas II
El Electromagnetismo
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El campo magnético La región del espacio donde se pone de manifiesto la
acción de un fenómeno magnético, se llama campo magnético
El campo magnético es polar y sus polos se designan como Norte y Sur
Este campo se representa mediante líneas de campo magnético.
Éstas son líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al sur y no existe, de acuerdo a la física clásica, un monopolo magnético
Este campo se representa con la letra B.
La unidad SI para el campo magnético es el Tesla
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Campo Magnético
Se observa experimentalmente que la presencia de una carga en movimiento origina un campo magnético, es decir, se manifiestan fuerzas de interacción magnéticas si hay cargas en movimiento
Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, (Oersted)
Estas pueden ser corrientes macroscópicas como en los en cables de un circuito, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas atómicas lo que explica a los imanes permanentes.
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Campo Magnético
El campo magnético B se define en función de
la fuerza ejercida sobre las cargas móviles en
la ley de la fuerza de Lorentz.
Fmagnética = qv x B
La interacción del campo magnético con las
cargas, nos provee de aplicaciones
fundamentales tales como entre otros, los
transformadores, los generadores y los
motores.
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El campo magnético
Líneas de campo magnético producidas por una corriente que circula por un conductor
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La circulación de una corriente eléctrica por un conductor está asociada a la presencia de dos campos: el eléctrico y el magnético:
Las líneas del campo magnético producidas por una corriente que circula por un conductor responden a la ley de la mano derecha
Campo Magnético
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El campo magnético
Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales (como la ferrita).
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El campo magnético
Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas;
Si todos los imanes se alinean actúan como un único imán decimos que la sustancia se ha magnetizado.
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Los materiales ferromagnéticos
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo.
La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
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Los materiales ferromagnéticos
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño.
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Los materiales ferromagnéticos
Dadas estas características el flujo magnético “prefiere” circular en las áreas en las que existen materiales ferromagnéticos pues en ellos se concentra el campo al alinearse éste en la dirección definida por el campo.
Se dice que los materiales ferromagnéticos tienen gran permeabilidad magnética.
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Los materiales ferromagnéticos
En consecuencia, con ellos se construyen las máquinas eléctricas, puesto que son éstas las que utilizan la ley de Faraday para conseguir sus objetivos de conversión de energía.
A mayor permeabilidad, mejor se “conduce” el flujo magnético hacia la producción de las tensiones inducidas propias de cada máquina eléctrica y la tecnología se esfuerza en obtener materiales de mayor permeabilidad para aumentar así la eficiencia de las máquinas.
El acero eléctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente.
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La Ley de Faraday
Líneas de campo magnético producidas por una corriente que circula por un solenoide con núcleo de aire
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La Ley de Faraday
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La tensión inducida en los extremos de
un conductor cuando éste esté se
encuentra sometido a un un campo
magnético cambiante se obtiene con.
La Ley de Faraday
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La Ley de Faraday es el principio a partir
del cual se diseñan:
Los transformadores
Los generadores y
Los motores
Aplicaciones de la Ley de Faraday.
Los dispositivos utilizados hoy son el resultado de un largo y notable desarrollo tecnológico, pero los principios básicos de su funcionamiento pueden entenderse considerando una espira girando en el seno de un campo magnético.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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Aplicaciones de la Ley de Faraday.
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La Ley de Faraday
Dirección de la corriente en el amperímetro
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La Ley de Faraday
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La tensión inducida en los extremos de
un conductor cuando éste esté se
encuentra sometido a un un campo
magnético cambiante se obtiene con.
La Ley de Faraday
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Si se trata de un solenoide con N espiras, la fórmula es:
Donde: E = la tensión inducida ø = flujo magnético N = número de vueltas
La Ley de Lenz
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“la polaridad de la tensión inducida es tal que la corriente eléctrica resultante produce un campo magnético que se opone al campo magnético que lo creó.”
La Ley de Faraday en la Teoría de
Circuitos El efecto magnético se representa en la
teoría de circuitos con un nuevo parámetro, cuyo símbolo se muestra en la figura:
La Inductancia L
En el SI se mide en Henry H
La relación entre tensión y corriente en una inductancia (3er Postulado) es:
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Las Leyes de Maxwell
Las leyes de la física macroscópica de la electricidad y el magnetismo se resumen completamente en las ecuaciones de Maxwell que son un conjunto de cuatro ecuaciones (que describen por completo los fenómenos electromagnéticos.
La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones los resultados experimentales, de Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético
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