Relacionas la electricidad con el magnestismo

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Generador.

Transformadores eléctricos.

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.

Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante.

Para construir un generador eléctrico se utiliza el principio de “inducción electromagnética” descubierto por Michael Faraday en 1831, y que establece que si un conductor eléctrico es movido a través de un campo magnético, se inducirá una corriente eléctrica que fluirá a través del conductor

Un generador utiliza bosones del campo magnético para energizar cinéticamente electrones y provocar una interacción con otros electrones, que tiene como consecuencia la generación de la corriente eléctrica y un voltaje.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado. La representación esquemática del transformador es la siguiente:

• La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. - Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro - Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste.
• Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje Habría una corriente si hay una carga (el secundario está conectado a una resistencia por ejemplo).
• La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje.
• La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns)

Los componentes de un generador desde el punto de vista mecánico son:

(1) Estator, que es una armadura metálica en reposo recubierta por alambres de cobre que forman un circuito.

(2) Rotor, que es un eje que rota dentro del estator impulsado por una turbina. Este rotor en su parte más externa tiene un electroimán alimentado por una corriente eléctrica pequeña.

Características de la corriente alterna y funcionamiento del transformador, generador y motor eléctrico

Ley de Faraday

Medidores Eléctricos

Si un circuito contiene N espiras enrolladas y el flujo a través de cada espira cambia en la cantidad ∆фḄ durante el intervalo de tiempo ∆t, la fem inducida promedio en el circuito durante el tiempo "t" es:

El medidor mas sencillo para detectar la corriente eléctrica no es mas que un iman que puede girar libremente , es decir un brújula . El siguiente en sensibilidad es una bobina de alambres (galvanómetro)

Un galvanómetro es una herramienta que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina.

Puede calibrarse para medir corriente (ampere), en cuyo caso se llamaría Amperimetro , o bien calibrarse para indicar el potencial eléctrico (volts) en este caso se llamara voltímetro

La polaridad de la fem inducida es tal que produce una corriente cuyo campo magnético se oppone al cambio en el flujo magnético a través de la espira , la corriente inducida tiene que conservar el flujo original a través del circuito

Motores Eléctricos

Usos:

Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinas modernas. Su reducido tamaño permite introducir motores potentes en máquinas de pequeño tamaño, por ejemplo taladros o batidoras. Su elevado par motor y alta eficiencia lo convierten en el motor ideal para la tracción de transportes pesados como trenes; así como la propulsión de barcos, submarinos y dúmperes de minería, a través del sistema Diésel-eléctrico.

El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estátor y un rotor.

En un motor se hace que la corriente cambie de dirección cada vez que la bobina hace media rotación.

El principio fundamental que describe cómo es que se origina una fuerza por la interacción de una carga eléctrica puntual q en campos eléctricos y magnéticos es la ley de Lorentz:

Donde:

q: carga eléctrica puntual.

E: Campo eléctrico.

V: velocidad de la partícula.

B: densidad de campo magnético.

*En el caso de un campo puramente eléctrico la expresión de la ecuación se reduce a:

F=qE.

Inducción electromagnética y su relevancia en la electrificaron

• Oersted, en 1820, encontró que los conductores con corriente eléctrica producían magnetismo
• Faraday y Henry descubrieron que se puede producir corriente eléctrica en un conductor, solo con inducir o sacra un imán en una parte del conductor en forma de bobina
• Descubrieron que el movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético causa o induce un voltaje
• Mientras hay un movimiento relativo entre el imán y la espira se establece una corriente en el circuito, a una corriente de este tipo se le llamará corriente inducida puesto que produce una fem inducida

"La fem instantánea inducida en un circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito"

Conductores paralelos que lleven corrientes en la misma dirección se atraen uno al otro, mientras que conductores paralelos que lleven corrientes en direcciones opuestas se repelen uno al otro .

Fuerza magnética entre dos conductores paralelos

La unidad de carga en él SI, el coulomb, puede ahora ser definido en términos de ampere como sigue:

" Si un conductor transporta una corriente estable de 1 A, entonces la cantidad de carga que fluye a través de una sección trasversal del conductor en 1s es 1 C ".

La fuerza entre dos alambres paralelos que lleven corriente se utilizan para definir el ampere como sigue:

"Si dos largos alambres paralelos separados una distancia de 1 m llevan la misma corriente y la fuerza por unidad de longitud en cada alambre es de 2 X 10 ¯ 7 N/m, entonces la corriente que llevan se define como 1 A ".

Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que los conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se vera, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampére y del Coulomb. Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados a una distancia a que llevan corrientes I¹ e I² en la misma dirección, como se muestra. Se puede determinar fácilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre. El alambre 2, el cual lleva una corriente I², genera un campo magnético B² en la posición del alambre 1, la fuerza magnética sobre una longitud "L" del alambre 1 es F¹ = I¹Lx B²

La fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente

Cuando una corriente eléctrica"I" circula por un conductor que yace un campo magnético "B", cada carga que fluye a través del conductor experimenta una fuerza magnética "F". Estas fuerzas se transmiten al conductor como un todo, originando que cada cantidad de longitud experimente una fuerza. Si la cantidad total de carga que pasa a través de la longitud "L" del alambre con una velocidad media "v", podemos escribir

F= qvB

La velocidad media para carga que recorre la longitud Len el tiempo "t" es L/t. Entonces, la fuerza neta sobre la longitud completa es

F= qL/tB

Ahora bien, como I= q/t, reordenamos y

simplificamos para obtener

F= ILB

Donde "I" representa la corriente en el alambre.

Ejemplo:

En general, si un si un alambre de longitud "L" forma un ángulo 0 con el campo B, dicho alambre experimentara una fuerza F dada en newtons por

F= ILBsen 0

Un alambre forma un ángulo de 30 grados respecto a un campo B, cuyo valor es de 0.2 T. Suponiendo que la longitud del alambre sea 8 cm y que pase a través de el una corriente de 4 A, determine la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobe el alambre.

Solución: la magnitud de la fuerza se determina al sustituir directamente en la ecuación

• La longitud se convierte en metros (L=8cm=0.08m)

F=ILB sen 0

= (4A)(0.08m)(0.2T) sen30

F= 0.032N

• Donde I es la corriente que circula por el alambre expresada en amperes
• B es el campo magnético expresado en teslas,
• L es la longitud del alambre en metros y
• 0 es el angulo que forma el alambre con respecto al campo B.

Relacionas la electricidad con el magnestismo

Fuerza Magnética

LA FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO

TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA CARGADA LIBRE

Como la fuerza magnética siempre es perpendicular a la velocidad, una partícula que, por lo demás seria libre, estará sometida a una aceleración centrípeta que también siempre es perpendicular a la del movimiento, esto es, radial. En realidad, las cargas que aceleran libremente irradian energía electromagnética y describen una espiral hacia el centro.

Sobre una carga eléctrica en movimiento que atraviese un campo magnético aparece una fuerza denominada Fuerza Magnética. Una carga que se mueve a través de un campo magnético b con una velocidad v está sometida a una fuerza F que, razonablemente es proporcional aq, av y a B

Valor de la fuerza magnética

De acuerdo con la formula, una fuerza de 1N será ejercida sobre una carga de 1C que se mueve a 1 m/s formando un ángulo de 90° respecto a un campo magnético de 1T

El alambre con corriente

Formula

Electromagnetismo

Para calcular el campo magnético de un alambre largo y recto en el vacío

El electromagnetismo es la rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell.

Un alambre recto, portador de corriente, genera un campo magnetico circular, o mas exactamente , cilindrico en el espacio que lo rodea

Esecampo es constante en cualquier punto a determinada distancia perpendicular del alambre y se debilita a medida que aumenta la distancia

ELECTROIMANES

Desarrollo histórico

Una bobina de alambre que conduce corriente es un electroimán. La fuerza de un electroimán aumenta tan solo con aumentar la corriente que pasa por la bobina. Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. Los electroimanes generalmente consisten en un gran número de espiras muy próximas entre sí de alambre que crean el campo magnético

El 21 de Julio de 1820 Hans Oersted, profesor de fisica en la Universidad de Copehnhague, pronuncio una conferencia sobre la electricidad. Por casualidad un alambre conectado a una pila voltaica estaba paralelo sobre una brujula que decansaba sobre la mesa junto con otros objetos.

Cuando se cerro el circuito la aguja oscilo y sew oriento casi perpendicularmente respecto al conductor de corriente, como si estuviera sujeta por un iman poderoso.

Campo magnético producido por un solenoide.

Formula

Campo magnético producida por una espira

Formula:

Existe un conductor de numerosas aplicaciones, denominado solenoide. Se define como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollado sobre sí, a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo electrónico.

Es razonable suponer que el campo en el interior de un solenoide aumenta en proporción directa a Intensidad. Además, debe aumentar con la cantidad de espiras de corriente que contribuye.

Lo que se necesita es una medida de la densidad de devanado, que es el número de vueltas por unidad de longitud n, del solenoide

Si L es la longitud del solenoide y N el número total de vueltas, n=N/L

B= nµ I o B= NµI/L

Donde:

B= densidad de flujo magnético en teslas (T)

µ= permeabilidad del medio que rodea al conductor en Tm/A

I= intensidad de la corriente que circula por el conductor en ampere (A)

N= número de vueltas

L= longitud de solenoide en metros (m)

Donde:

B= densidad de flujo magnético en Teslas (T).

µ= permeabilidad del medio que rodea el conductor en Tm/A

I = intensidad de la corriente que circula por el conductor en amperes (A).

r = radio de la espira en metros (m).

Una espira es un hilo conductor en forma de línea cerrada, pudiendo ser circular, rectangular, cuadrada, etc. y es una de las vueltas de una bobina.

Si por la espira hacemos circular una corriente eléctrica, el campo magnético creado se hace más intenso en el interior de ella.

Magnetismo terrestre

El ángulo de inclinación: Se forma entre la dirección y la horizontal.

La declinación magnética es el ángulo comprendido por las meridianas geográfica (Norte Geográfico) y magnética (Norte Magnético).

La intensidad del campo magnético de un planeta está relacionado con su cambio de rotación.

El Polo Norte geográfico de la Tierra corresponde a un polo sur magnético, y el Polo Sur geográfico corresponde a un polo norte magnético.

¿Sabias que...?

• La fuente más probable del campo magnético es la corriente eléctrica en la parte líquida de su núcleo.
• Se cree que se produce por una interacción entre la rotación de la Tierra y el movimiento de convección en el núcleo del líquido caliente.
• Existen pruebas que la intensidad del campo magnético de un planeta está relacionado con su cambio de

• Las posiciones de los polos magnéticos muestran notables cambios de año en año.

• Cada 960 años, las variaciones en el campo magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el desplazamiento de los polos.

• El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por año.

rotación.

Teorías del Magnetismo

¿Sabias que...?

• La capacidad de retener el magnetismo se conoce como retentividad.
• El magnetismo y la electricidad son fuerzas de la naturaleza
• Otra propiedad de los materiales magnéticos que se explica fácilmente a la luz de la teoría del dominioes lamsaturacion magnética.

En general se acepta que el magnetismo de la materia es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. De ser asi, el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y esta estrechamente relacionado con el fondo eléctrico.

Los átomos en un material magnético están agrupados en mi microscópicas regiones conocidas como dominios.

Alberto Adolfo Jesus Acevedo Sanchez

Evelyn Barbosa Salazar

Janneth Gamez Guerrero

Maria Fernanda Juarez Torres

Jacqueline Moreno Acosta

Campo Magnético

Densidad de flujo y permeabilidad

Se denomina campo magnético a la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán.

Este se representa mediante líneas de campo.

• La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular a esa región. La densidad de flujo B también se conoce como inducción magnética.

B = Q (flujo) / A (área)

• La unidad de flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado, que se redefine como tesla (T). Una unidad el gauss (G).

El imán tiene dos regiones donde se concentra su fuerza llamada polo norte y polo sur que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.

La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.

• La intensidad del campo magnético H, no depende de la naturaleza de un medio. En cualquier caso, el número de líneas establecidas por unidad de área es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético H.

B = Q / A = uH

• Donde la constante de proporcionalidad u es la permeabilidad del medio a través del cual pasan las líneas de flujo. Cuanto mayor sea la permeabilidad del medio, mas líneas de flujo pasaran a través de la unidad de área

En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita).

Principio Básico del Magnetismo: Toda carga en movimiento produce un campo magnético.

• Los electrones siempre están moviéndose alrededor del núcleo, generando una corriente eléctrica.

• Los materiales tienen átomos y cada átomo genera un campo magnético. No todos los materiales son magnéticos dependiendo de la orientación de los imanes atómicos

Magnetismo

Es cuando un imán natural o mineral llamado magnetita o piedra imán tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales.

• En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y decimos que la sustancia se ha magnetizado.

Imantar un material es ordenar sus imanes atómicos. Se transmite a distancia y por contacto directo.

Un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado.