El camp magnètic: pols, línies de força, flux i inducció

Un imant té la propietat d’atreure i subjectar el ferro i, a pet...
Camp magnètic d’un imant


Científi cament, rep el nom de camp la regió de l’espai on es posa de manifest 
l’accióde force...
Inducció i flux magnètics

La força d’atracció i repulsió dels imants creix en acostar­se als pols i disminueix en
allunya...
El flux del camp magnètic Φ és el producte de la superfície S perpendicular 
a les línies de força i el  de la inducció B....
Camp magnètic creat per un corrent elèctric

Oersted (físic danès) va observar que una agulla magnètica podia ser desviada...
Camp magnètic creat en un conductor circular o espira


Totes les línies de força travessenperpendicularment
la superfície...
El valor de la seva inducció magnètica es calcula mitjançant l’expressió:




 La permeabilitat magnètica del medi μ és un...
μ
                           μ =
                            r 
                                 μ0




Els materials ferr...
 Intensitat o excitació del camp magnètic (H )

 El camp magnètic creat per una bobina es pot reforçar considerablement si...
Circuits magnètics
El circuit magnètic és l’espai ocupat per les línies d’inducció en la seva
trajectòria.
A l’interior d’...
Inducció electromagnética. FEM induïda. Autoinducció

Hem vist que els corrents elèctrics creen camps magnètics. Ara estud...
Aquests corrents elèctrics s’anomenen corrents induïts i el fenomen, inducció 
electromagnètica. El circuit en què apareix...
Curiositat


La gàbia de Faraday és un apantallament que té aplicacions importants en la vida 
quotidiana. El forn microon...
FEM induïda                 http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/index.html

Sabem que si per un circuit circula un corr...
FEM induïda en una espira tancada 
Si una espira de longitud l es mou perpendicularment en un camp magnètic uniforme
d’ind...
FEM engendrada en una espira que gira dins d’un camp magnètic

Si disposem d’una espira i la fem girar dins d’un camp magn...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Unitat 4 - 1ª part

943 views
898 views

Published on

Magnetisme i electromagnetisme

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
943
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
13
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Unitat 4 - 1ª part

  1. 1. El camp magnètic: pols, línies de força, flux i inducció Un imant té la propietat d’atreure i subjectar el ferro i, a petita escala, el níquel, el cobalt  i alguns aliatges. Cada molécula de material imantat és un petit iman amb els seus pols  corresponents. Imants naturals i artificials (corrent elèctrica) L’estudi dels efectes magnètics produïts pel corrent elèctric s’anomena electromagnetisme. www.xtec.es/cgi/digital?F=F&REGISTRE=5846 Un dels errors freqüents és la creença que “un imant atrau els metalls”. Coure,  acer, alumini, etc
  2. 2. Camp magnètic d’un imant Científi cament, rep el nom de camp la regió de l’espai on es posa de manifest  l’accióde forces magnètiques. Un camp magnètic només exerceix forces sobre els materials que es poden magnetitzar. Imants i càrregues elèctriques en  moviment Línies de força
  3. 3. Inducció i flux magnètics La força d’atracció i repulsió dels imants creix en acostar­se als pols i disminueix en allunyar­se’n. Podem visualitzar el camp amb una cartolina un imant  i llimadures de ferro. Es veu que la intensitat es  superior als pols La inducció magnética B és una magnitud vectorial que equival a la força puntual  que el camp exerceix sobre la unitat de massa magnètica enaquell punt, i és  proporcional al nombre de línies de força per unitat desuperfície.  Es mesura en Tesla (T)
  4. 4. El flux del camp magnètic Φ és el producte de la superfície S perpendicular  a les línies de força i el  de la inducció B. La unitat en el SI és el weber (Wb). Φ = B S = 1 T · 1 m2 = 1 Wb Φ = B S cos ϕ Si la superfície forma un angle ϕ  amb la normal a les línies de força
  5. 5. Camp magnètic creat per un corrent elèctric Oersted (físic danès) va observar que una agulla magnètica podia ser desviada per  l'efecte d'un corrent elèctric. Aquest descobriment va posar de manifest l'existència   d'una connexió entre l'electricitat i el magnetisme. http://museovirtual.csic.es/sala1.htm Camp magnètic creat en un conductor rectilini Tal com va observar Oersted, quan per un conductor rectilini hi  circula un corrent elèctric, crea un camp magnètic que desvia la brúixola, i la col∙loca perpendicular al conductor. El camp magnètic creat és format per línies de força  circulars situades en un pla perpendicular al conductor.  El seu sentit, segons la regla de Maxwell, és el d’un  tirabuixó que avanci en el mateix sentit que el del corrent.
  6. 6. Camp magnètic creat en un conductor circular o espira Totes les línies de força travessenperpendicularment la superfície S de l’espira. Una de les seves cares  és el pol nord i l’altra, el pol sud. Per determinar el  sentit del camp podem aplicar la regla de Maxwell Camp magnètic creat en un solenoide o bobina. Permeabilitat magnètica Un solenoide o bobina s’utilitza per produir camps  magnètics intensos i relativament uniformes en una petita regió de l’espai. El camp magnètic total és la  suma dels camps creats per cada espira i és similar al d’un imant recte, amb un pol nord en un extrem de  la bobina i un pol sud a l’altre extrem.
  7. 7. El valor de la seva inducció magnètica es calcula mitjançant l’expressió: La permeabilitat magnètica del medi μ és un valor que depèn de la facilitat que té el medi per concentrar o dispersar les línies de força i per tant ens indica la capacitat del medi per conduir el camp magnètic. La permeabilitat magnètica en el buit (serveix de referència)  o en l'aire val:    μ0=4π ⋅10−7 (Tm/A) La permeabilitat que ens interesa és la relativa  μ   r
  8. 8. μ μ = r  μ0 Els materials ferromagnètics s’utilitzen per  construir els nuclis dels electroimants i els circuits magnètics en general Veure videos electromagnetisme
  9. 9.  Intensitat o excitació del camp magnètic (H ) El camp magnètic creat per una bobina es pot reforçar considerablement si al seu  interior hi posem un nucli de material ferromagnètic. Una bobina amb un nucli de material ferromagnètic constitueix un electroimant,  dispositiu de gran aplicació per a les màquines elèctriques La intensitat magnètica (H, unitat A/m) representa el camp magnètic creat  exclusivament per la bobina i és la relació entre la inducció magnètica i la  permeabilitat. Inducció magnètica Nombre d'espires Intensitat de corrent Intensitat camp magnètic Longitud de la bobina (m)   Permeabilitat del medi
  10. 10. Circuits magnètics El circuit magnètic és l’espai ocupat per les línies d’inducció en la seva trajectòria. A l’interior d’un solenoide el camp magnètic és pràcticament uniforme. Quan es  tanca per l’exterior per l’aire, les línies es dispersen i augmenta la superfície del  camp alhora que disminueix la inducció  En les aplicacions industrials, es construeixen els circuits magnètics de manera  que les línies d’inducció es dispersin el mínim que sigui possible
  11. 11. Inducció electromagnética. FEM induïda. Autoinducció Hem vist que els corrents elèctrics creen camps magnètics. Ara estudiarem l’efecte  invers, és a dir, com els camps magnètics generen corrents elèctrics. Reproduïm l’experiència de Faraday i Henry fent servir un dispositiu molt simple: una bobina connectada a un amperímetre d’agulla i un imant  La desviació de l’agulla de l’amperímetre augmenta a mesura que augmenta la  velocitat amb què movem l’element mòbil, quan augmentem el nombre d’espires de la bobina o quan utilitzem un imant més potent.
  12. 12. Aquests corrents elèctrics s’anomenen corrents induïts i el fenomen, inducció  electromagnètica. El circuit en què apareixen és l’induït, i l’imant o la bobina que el crea és l’inductor. És important incidir en el fet que només es crea força electromotriu induïda en el  moment que hi ha variació del flux, ja que quan l’imant o la bobina no tenen cap  moviment relatiu entre ells, no es crea cap FEM induïda.  Generalitzant, totes les variacions del flux magnètic a través d’un circuit tancat  originen un corrent induït, més intens com més ràpides siguin les variacions.
  13. 13. Curiositat La gàbia de Faraday és un apantallament que té aplicacions importants en la vida  quotidiana. El forn microones, per evitar la sortida de les radiacions a l’exterior i  no provocar cremades en les persones que l’estan manipulant, està concebut en  l’estructura d’apantallament en gàbia de Faraday. La gàbia de Faraday és un  recurs emprat per fer demostracions d’alta tensió, de manera que els experiments  realitzats no travessen la gàbia, ja sigui de dins cap a fora o de fora cap a dins. Imatges espectaculars http://tesladownunder.com/ Gabia de Faraday http://www.youtube.com/watch?v=bZwlD­Z0zmE http://www.youtube.com/watch?v=mUWxYesR5Wo Microones http://www.consumer.es/economia­domestica/infografias/ Bloqueig mòvil. radio http://www.youtube.com/watch?v=IHyqL3N6li4 Cotxe, avió, etc http://www.youtube.com/watch?v=036hpBvjoQw http://asterion.almadark.com/2008/09/10/la­jaula­de­faraday/
  14. 14. FEM induïda http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/index.html Sabem que si per un circuit circula un corrent elèctric és perquè hi ha una força  electromotriu (FEM) que el crea. En variar el flux magnètic que travessa un  circuit tancat s’origina una FEM Valor i sentit de la FEM El valor de la FEM creada en un conductor que es mou dins d’un camp magnètic és: El sentit de la FEM induïda ve donada per la regla de la  mà dreta: Si situem la mà dreta estesa, de manera que el camp  magnètic entra pel palmell de la mà i el dit polze  assenyala el moviment del conductor, la resta de dits  indiquen el sentit de la FEM induïda i, per tant, també del corrent induït
  15. 15. FEM induïda en una espira tancada  Si una espira de longitud l es mou perpendicularment en un camp magnètic uniforme d’inducció B, a una velocitat v, i tanquem el circuit, circularà un corrent I pel circuit tancat, ja que es crea una FEM induïda de valor: ε = B l v La intensitat que recorre una espira com a conseqüència d’una FEM induïda genera també un camp magnètic, el  qual interacciona amb les variacions del camp magnètic  que genera la FEM induïda. Aquesta interacció es  produeix de manera que el camp magnètic que genera  el corrent induït s’oposa a la variació del camp magnètic extern. Heinrich Lenz, físic rus, va estudiar els fenòmens  electromagnètics i va enunciar una llei que permet  conèixer el sentit del corrent induït. Es pot definir així: El sentit del corrent induït és tal que s’oposa a la causa  que el produeix també el podem definir en funció del flux: El flux creat per un corrent induït té un sentit que  s’oposa a la variació del flux que el crea.
  16. 16. FEM engendrada en una espira que gira dins d’un camp magnètic Si disposem d’una espira i la fem girar dins d’un camp magnètic, de manera que  contínuament estigui sotmesa a una variació de flux, s’engendrarà una FEM induïda  de característiques molt peculiars, el valor de la qual es: ε =  εmàx sin ωt La FEM induïda és alterna, variable en magnitud i  sentit. I com que els seus valors instantanis són  proporcionals als valors que pren el sinus de 0° a  360°, s’anomena FEM alterna sinusoïdal. Aquest és el principi de funcionament dels  generadors elèctrics industrials  Si la bobina alimenta un circuit exterior de resistènc R, serà recorreguda per un corrent que val: i =  Imàx sin ωt http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/generator/ac.html

×