7. inducción electromagnética
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7. inducción electromagnética Presentation Transcript

  • 1.  El flujo de cualquier campo se define como el producto escalar del vector de campo por el vector superficie. La unidad del flujo es el weber:
  • 2.  Cuando = y la superficie es plana: Cuando ≠ :
  • 3. ⊥ . ⟹ = 0 = · ∥ ∥ . ⟹ = 2 = 0 ⊥
  • 4.  Calcular el flujo magnético que atraviesa una espira de 100 2 de superficie que forma = 30 con un campo magnético de 10−5 .
  • 5.  Calculamos el flujo: Como el campo es constante y la superficie plana: = · · cos  Sustituimos datos: ′ 2 −5 3 = 0 01 · 10 · 2 = 0′ 86 · 10−7 = 0′ 86 · 10−7
  • 6.  Si colocamos un imán dentro de una superficie cerrada, el flujo total es nulo. Las líneas de campo que salen vuelven a entrar, por eso se anula.
  • 7. MICHAEL FARADAY (1791 – 1867)Físico y químico británico.Fue el descubridor de la inducción y del efectoFaraday sobre el giro del plano depolarización de la luz por efecto de un campomagnético.Por su descubrimiento de la inducciónelectromagnética, y de las leyes de laelectrólisis, es considerado como el fundadordel electromagnetismo y de la electroquímica.
  • 8.  Faraday observó que al acercar o alejar un imán a una espira conectada a un galvanómetro, este registra paso de corriente mientras se mueve el imán.
  • 9.  Sobre un conductor moviéndose en un campo magnético aparece una fuerza que actúa sobre los − y los desplaza. Si el conductor es parte de un circuito cerrado…
  • 10.  Para que aparezca una . . . debe haber una variación de: › El campo magnético. › La superficie. › El ángulo entre el campo y la superficie.
  • 11.  Una bobina de 100 espiras se mueve cerca de in imán y provoca una variación desde 40 · 10−5 hasta 2 · 10−5 en 0′ 03 . Calcular la fuerza electromotriz inducida en la bobina.
  • 12.  Aplicamos la ley de Faraday a una espira: ΔΦ 2 · 10−5 − 40 · 10−5 = − =− = 0′ 0126 Δ 0′ 03 = · = 0′ 0126 · 100 = 1′ 26
  • 13. HEINRICH LENZ (1804 – 1865)Físico alemán del Báltico (Estonia).Conocido por formular la Ley de Lenz en1833.También realizó investigacionessignificativas sobre la conductividad delos cuerpos en relación con sutemperatura
  • 14.  Alguno se puede preguntar el por qué del signo negativo en la expresión de la Ley de Faraday…
  • 15.  El flujo magnético que atraviesa una espira circular varía con el tiempo según la ley = 3 2 + 2. Las líneas de campo son perpendiculares a la espira y dirigidas hacia dentro. Calcular la . . . Inducida en = 2 .
  • 16.  Aplicamos la ley de Faraday-Lenz: Δ = − Δ Como la variación de flujo es instantánea Δ → 0 los incrementos se convierten en derivadas: 3 2 + 2 = − =− = −6 − 2 = 2 = − 6 · 2 + 2 = −14
  • 17.  Una espira cuadrada de 5 de lado se desplaza con una velocidad de 2 /, penetrando en el instante = 0 en un campo magnético entrante en el papel de valor = −0′ 2 . Calcula:a) El flujo magnético que atraviesa la espira en función del tiempo.b) La . . . Inducida en la espira.c) El sentido de la corriente inducida.
  • 18. a) La superficie de la espira dentro del campo aumenta con el tiempo: = · = · · = · · · ′ −2 −2 = 0 2 · 5 · 10 · 2 · 10 / · −4 = 2 · 10 ·
  • 19. b) La . . . instantánea: −4 2 · 10 · = − =− = −2 · 10−4 c) La corriente tiene sentido antihorario para, según la ley de Lenz, inducir un campo magnético, emergente del papel, que anule el flujo que atraviesa la espira.
  • 20.  Cuando una espira está girando el ángulo que forman el campo y el vector superficie no es constante, depende del tiempo y de la velocidad de giro: = ⟹ = · · cos · · cos = − =− = − · cos
  • 21.  Calculamos la corriente producida. Si utilizamos un circuito y aplicamos la ley de Ohm: · sin = = = · sin  Queda demostrado que la corriente es alterna.
  • 22.  Una espira rectangular de 4 2 de área gira dentro de un campo magnético de 0′ 5 , dando lugar a una fuerza electromotriz sinusoidal. Si la . . . Máxima es de 0′ 05 , ¿cuál es la frecuencia de rotación de la espira? (Exprésala en vueltas/segundo)
  • 23. Sabemos que: · · · sin = · sin de aquí deducimos: = · · = 2 · · = 2 · · sustituyendo datos: 0′ 05 = = 39′ 79 2 · 0′ 5 · 4 · 10−4 2
  • 24.  Los generadores electromagnéticos principales son: › Alternador › Dinamo
  • 25.  El transformador es un dispositivo eléctrico muy utilizado pues permite regular la intensidad de corriente.
  • 26.  Con el transformador creamos corriente de alto voltaje 250000 − 5000000 , por lo tanto de muy baja intensidad. Así se evitan pérdidas por EFECTO JOULE. Al llegar al punto de destino se transforma de nuevo en corriente de tensión adecuada 220 .
  • 27.  Un trasformador son dos circuitos con dos bobinas, aislados eléctricamente y que comparten un núcleo (laminado de hierro).
  • 28.  El circuito primario está unido a un generador de corriente alterna. El circuito secundario está unido a un receptor de corriente. El circuito primario crea 1 que genera un campo magnético de flujo variable que se transmite por el núcleo y llega al circuito secundario. En el circuito secundario aparece una 2 proporcional al flujo.
  • 29. 1 = −1 · 2 = −2 · = · = En los transformadores se conserva la potencia: 1 · 1 = 2 · 2
  • 30. JAMES CLERK MAXWELL (1831 – 1879)Físico y matemático escocés.Conocido principalmente por haberdesarrollado la teoría electromagnéticaclásica (ecuaciones de Maxwell).Además se le conoce por la estadística deMaxwell-Boltzmann en la teoría cinéticade gases.
  • 31.  En 1873 ocurrió un hecho que cambió la historia de la humanidad para siempre. James Clerck Maxwell unificó los campos eléctrico y magnético entre sí y con la teoría ondulatoria de Huygens a través de unas pocas ecuaciones.
  • 32.  Maxwell prescindió de la idea de que la naturaleza deba explicarse en términos de materia y movimiento. Las ondas electromagnéticas son la propagación de las variaciones de campos electromagnéticos.
  • 33. El flujo eléctrico que atraviesa una superficiegeométrica cerrada es igual a la carga totalexistente en el interior de la superficie divididapor la permitividad del medio.
  • 34. El flujo magnético que atraviesa unasuperficie cerrada es siempre igual a cero,por lo tanto, no existen los monopolosmagnéticos.
  • 35. Toda variación de flujo magnético queatraviesa un circuito cerrado produce enél una corriente eléctrica inducida. Portanto los campos magnéticos variablesproducen campos eléctricos.
  • 36. Los campos magnéticos son producidospor corrientes eléctricas y por camposeléctricos variables.