7. inducción electromagnética

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7. inducción electromagnética

  1. 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. 2.  Cuando = y la superficie es plana: Cuando ≠ :
  3. 3. ⊥ . ⟹ = 0 = · ∥ ∥ . ⟹ = 2 = 0 ⊥
  4. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 10.  Para que aparezca una . . . debe haber una variación de: › El campo magnético. › La superficie. › El ángulo entre el campo y la superficie.
  11. 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. 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. 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. 14.  Alguno se puede preguntar el por qué del signo negativo en la expresión de la Ley de Faraday…
  15. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 23. Sabemos que: · · · sin = · sin de aquí deducimos: = · · = 2 · · = 2 · · sustituyendo datos: 0′ 05 = = 39′ 79 2 · 0′ 5 · 4 · 10−4 2
  24. 24.  Los generadores electromagnéticos principales son: › Alternador › Dinamo
  25. 25.  El transformador es un dispositivo eléctrico muy utilizado pues permite regular la intensidad de corriente.
  26. 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. 27.  Un trasformador son dos circuitos con dos bobinas, aislados eléctricamente y que comparten un núcleo (laminado de hierro).
  28. 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. 29. 1 = −1 · 2 = −2 · = · = En los transformadores se conserva la potencia: 1 · 1 = 2 · 2
  30. 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. 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. 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. 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. 34. El flujo magnético que atraviesa unasuperficie cerrada es siempre igual a cero,por lo tanto, no existen los monopolosmagnéticos.
  35. 35. Toda variación de flujo magnético queatraviesa un circuito cerrado produce enél una corriente eléctrica inducida. Portanto los campos magnéticos variablesproducen campos eléctricos.
  36. 36. Los campos magnéticos son producidospor corrientes eléctricas y por camposeléctricos variables.

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