201424“Electromagnetismo”

Inducción Electromagnética

Fuan Evangelista Gòmez Rendòn

“Universidad Nacional Abierta y a Distancia”

U.N.A.D

Para obtener un campo magnético necesitamos de una carga eléctrica con un valor puntual llamado “q” con una velocidad (v). Ésta sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional a la velocidad y al campo que la llamamos “inducción magnética” (B) o densidad de flujo magnético y se puede describir así:

F = q (v x B)

Esta relación muestra un producto vectorial entre los vectores “v” y “B”. Se recuerda al navegante que la fuerza se mide en Newtons y que esta expresión es una de las relaciones más bellas y complejas de la naturaleza y que ha generado mucho interés. Suerte

Para obtener un campo magnético necesitamos de una carga eléctrica con un valor puntual llamado “q” con una velocidad (v). Ésta sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional a la velocidad y al campo que la llamamos “inducción magnética” (B) o densidad de flujo magnético y se puede describir así:

F = q (v x B)

Esta relación muestra un producto vectorial entre los vectores “v” y “B”. Se recuerda al navegante que la fuerza se mide en Newtons y que esta expresión es una de las relaciones más bellas y complejas de la naturaleza y que ha generado mucho interés. Suerte

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LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICAEste fenómeno fue descubierto en 1831 por el físico inglés Michael Faraday (Newington, Inglaterra, 1791 – Londres, 1867).

Es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz o voltaje en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida.

Hablando de este bello fenómeno Faraday indicó que la magnitud del voltaje inducido (F.E.M) es proporcional a la variación en el tiempo del flujo magnético. Henry formuló un soporte matemático elegante y firme para este caso.

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Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la fuerza electromotriz inducida (F.E.M) opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él. Es interesante aportar que los investigadores Farady, Henry y Lenz, estaban geográficamente bastante separados y que fue un momento histórico muy especial.

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Matemáticamente se puede expresar como:

donde: = Fuerza electromotriz en voltiosΦ = Flujo magnético en webert = Tiempo en segundosy el signo − es debido a la Ley de Lenz.

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La inducción electromagnética es el principio fundamental sobre el cual operan los grandes y pequeños transformadores, los generadores, los motores eléctricos, la vitrocerámica de inducción y la mayoría de las demás máquinas eléctricas. Muchas ondas electromagnéticas se pueden generar en el manejo de los dispositivos mencionados y a su vez producir ruidos que distorsionan señales, imágenes, transportes.

De forma más general, las ecuaciones que describen el fenómeno son:

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De nuevo mencionamos que por la época de 1830 los señores Faraday, Henry y Lenz, comenzaron a realizar trabajos sobre inducción electromagnética independientemente y desde lugares muy distantes entre sí. El mundo moderno les debe un reconocimiento a sus aportes y descubrimientos o propuestas debido a que en la inducción electromagnética se soportan gran cantidad de procesos importantes para la sociedad moderna.

Todo campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético variable en el tiempo y con la misma frecuencia. El campo magnético variable en el tiempo a su vez genera un campo eléctrico variable en el tiempo y con la misma frecuencia. Experimentalmente se sabe que cada 1000 voltios de corriente alterna generan un campo electromagnético a un centímetro.

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LAS EXPERIENCIAS DE FARADAY

Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la inducción electromagnética pueden ser agrupadas en dos categorías: experiencias con corrientes y experiencias con imanes. En primer lugar preparó dos solenoides, uno arrollado sobre el otro, pero aislados eléctricamente entre sí. Uno de ellos lo conectó a una pila y el otro a un galvanómetro y observó cómo cuando accionaba el interruptor del primer circuito la aguja del galvanómetro del segundo circuito se desplazaba, volviendo a cero tras unos instantes. Sólo al abrir y al cerrar el interruptor el galvanómetro detectaba el paso de una corriente que desaparecía con el tiempo. Además, la aguja se desplazaba en sentidos opuestos en uno y otro caso.

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En el segundo grupo de experiencias Faraday utilizó un imán recto y una bobina conectada a un galvanómetro. Al introducir bruscamente el imán en la bobina observó una desviación en la aguja, desviación que desaparecía si el imán permanecía inmóvil en el interior de la bobina. Cuando el imán era retirado la aguja del galvanómetro se desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido contrario. Cuando repetía todo el proceso completo la aguja oscilaba de uno a otro lado y su desplazamiento era tanto mayor cuanto más rápido era el movimiento del imán entrando y saliendo en el interior de la bobina. Lo mismo sucedía cuando mantenía quieto el imán y movía la bobina sobre el.

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La representación del campo magnético en forma de líneas de fuerza permitió a Faraday encontrar una explicación intuitiva para este tipo de fenómenos. Para que se produjera una corriente inducida en la bobina era necesario que las líneas de fuerza producidas por el imán fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina como consecuencia del movimiento de uno u otro cuerpo. En el primer grupo de experiencias, las líneas de fuerza, al aparecer y desaparecer junto con la corriente debida a la pila, producían el mismo tipo de efectos.

APLICACIONES DE LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Los principios de la inducción electromagnética son aplicados en muchos dispositivos y sistemas, como por ejemplo:

-Horno de inducción-Motor eléctrico-Generador eléctrico-Transformador-Inductores-Tableta digitalizadora - Resonadores eléctricos

*Motor eléctrico: Es un dispositivo dinamoeléctrico encargado de transformar energía eléctrica en energía mecánica por medio de la interacción de campos magnéticos. Un motor se puede utilizar para convertir Energía mecánica en energía eléctrica dando lugar a un generador de energía eléctrica. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos dynamo.Por estos motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y demás aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de energía, dado que la energía eléctrica es difícil de almacenar. La energía de una batería de varios kg equivale a la que contienen 80g de gasolina. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Videohttp://www.youtube.com/watch?v=Oe_bNOtms9o&feature=related

*Un generador eléctrico:Es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz .Se clasifican en dos tipos fundamentales: primarios y secundarios. Son generadores primarios los que convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, mientras que los secundarios entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente . Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de fundamento. Videohttp://www.youtube.com/watch?v=80bODxOg1QA

CONCLUSION

- El resultado de este trabajo es presentar la historia, el uso, su funcionalidad y las diferentes aplicaciones que tiene la inducción electromagnética como en los motores y generadores eléctricos y las fallas que en ellos existen, pero debemos tener en cuenta que son conceptos que están íntimamente relacionados y que nos permiten ver de una forma sencilla y práctica el funcionamiento de lo que es una inducción electromagnética y todos los beneficios que podemos adquirir con ella.