El flujo magnético es máximo cuando los vectores B y S

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Ana Belén Miguélez Sandoval
hace 6 años
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1 Oersted había comprobado experimentalmente que una corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético. e puede obtener el fenómeno inerso? e puede crear una corriente eléctrica a partir de un campo magnético? Flujo magnético. El flujo magnético representa el número de líneas de campo magnético que atraiesa una superficie y se define como el producto escalar: cos A la ista de la fórmula nos damos cuenta de que el flujo se puede ariar de tres formas: ariando el alor de, el de o haciendo girar la superficie (ariación del ángulo). Para una bobina de espiras el flujo es: cos Para un elemento de superficie será: d Para una superficie no plana con campo no constante será: d El flujo magnético es máximo cuando los ectores y son paralelos (la superficie es perpendicular al campo magnético) y se anula cuando son perpendiculares. a unidad de flujo magnético en el es el Weber. Wb=Tesla m Experiencias de Faraday: Experiencia 1 Tenemos una espira plana por la que no circula corriente. En esa espira colocamos un galanómetro (aparato que indica si pasa corriente y en qué sentido). i acercamos un imán a la espira el galanómetro indica paso de corriente. i el imán no se muee no hay paso de corriente. i el imán se acerca por el otro polo el galanómetro indica paso de corriente en sentido contrario. i el imán se aleja ocurre lo contrario. = 0 Fco Jaier Corral 011

2 Experiencia e obsera exactamente lo mismo si se sustituye el imán por un solenoide (bobina o conjunto de espiras) por el que circula una intensidad de corriente constante. El solenoide se comporta como un imán con un polo norte y un polo sur. i el solenoide está en reposo, el galanómetro no indica paso de corriente. Experiencia 3 Con la espira y el solenoide en reposo, si la intensidad que circula por el solenoide es ariable, también aparece una corriente en la espira debido a la ariación del campo magnético. También aparece corriente en la espira si con el solenoide y la espira en reposo se deforma esta. En las tres experiencias, aparentemente diferentes, aparece una corriente eléctrica inducida en la espira si se produce una ariación en el flujo magnético que la atraiesa. El alor de la corriente inducida será mayor cuanto mayor sea la ariación del flujo. A la ista de estas experiencias, Faraday, enuncia su ley: a fuerza electromotriz, o fem, que da lugar a la corriente eléctrica inducida en un circuito es igual a la rapidez con la que aría el flujo magnético a traés del mismo. t DUCDA o bien DUCDA i la espira se sustituye por una bobina de espiras, la fem inducida es: DUCDA Para calcular el alor de la intensidad inducida solo hay que recordar la ley de Ohm 1 generalizada: R, con lo que R R Experiencia de Henry Henry realizó, a la ez que Faraday, una experiencia diferente con la que llegó a la misma conclusión: la corriente se induce debido a una ariación del flujo. En el interior de un campo magnético uniforme colocamos una espira rectangular en la que uno de los lados se puede moer. Fco Jaier Corral 011

3 Cuando ese lado se desplaza aría la superficie de la espira y el flujo magnético que la atraiesa también aría. a corriente que se induce en la espira tiene que circular de dx forma que el campo magnético creado por ella se oponga al inicial. Partimos de la ley de orentz F q que, en forma diferencial y prescindiendo de los ectores, es df dq a fuerza electromotriz fem es el trabajo por unidad de carga: dw df dq fem dq dq dq El flujo es: d dx i comparamos las dos expresiones tenemos que: fem a fuerza electromotriz es igual y de sentido contrario a la ariación del flujo con respecto al tiempo. ey de enz a corriente eléctrica inducida en la espira circula en un sentido tal que el campo magnético creado por ella se opone a la ariación de flujo que induce la corriente. i el flujo aumenta, se acerca el imán, la corriente inducida circula de forma que el campo magnético creado por ella se opone al aumento de flujo. i el flujo disminuye, se aleja el imán, la corriente inducida circula de forma que el campo magnético creado por ella se opone a la disminución de flujo. upongamos una espira rectangular que coincida con los bordes de este folio. Desde arriba acercamos al folio el polo norte de un imán y el flujo aumenta. a corriente inducida en esta espira tiene que crear un campo magnético que sale del papel (opuesto al campo magnético que induce para disminuir el flujo). a corriente inducida tiene que circular en sentido contrario a las agujas del reloj. i desde arriba alejamos el polo norte de un imán, el flujo disminuye y la corriente inducida tiene que crear un campo magnético que entre en el papel para contrarrestar la disminución de flujo. a corriente inducida tiene que circular en el sentido de las agujas del reloj. Fco Jaier Corral 011

4 nducción mutua EPRA 1 nducción electromagnética upongamos que tenemos dos espiras próximas. a espira 1 se conecta a una fuente de corriente ariable que crea un campo magnético ariable a su alrededor. Como en esa zona se encuentra la espira y hay una ariación continua de flujo, se induce una corriente eléctrica en ella que depende de la ariación de flujo. d1 M EPRA El flujo que atraiesa la espira depende del campo magnético 1, que es creado por la espira 1 y este depende de la corriente que circula por la espira 1. M es una constante de proporcionalidad a la que amos a llamar coeficiente de inducción mutua. El coeficiente de inducción se mide en Henrios (H) en el istema nternacional. Autoinducción i por una espira circula una intensidad de corriente ariable, crea a su alrededor una ariación de flujo que induce una corriente en la espira. A este fenómeno se le denomina autoinducción. a ariación de flujo respecto al tiempo depende del alor de la intensidad y podemos escribirla como: d d AUTO d donde AUTO es el coeficiente de autoinducción que depende de los parámetros del circuito. d Para el caso de un solenoide, el campo magnético en el interior es: 0 y el flujo que atraiesa las espiras es 0 0 AUTO y de aquí AUTO 0 Transformadores os transformadores son dispositios capaces de conertir una diferencia de potencial alterna en otra, con la misma frecuencia, aunque distinta intensidad. Por las líneas de alta tensión, la corriente tiene una diferencia de potencial de hasta V. Esta tensión, si queremos utilizarla en casa, hay que reducirla hasta 0. En los transformadores ideales no se producen pérdidas y la potencia que entra es igual a la que sale. os transformadores reales tienen un porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. Fco Jaier Corral 011

5 Un transformador consta de un núcleo formado por láminas de hierro y por dos bobinas con distinto número de espiras llamadas primario y secundario. V 1 V i por el primario circula una corriente alterna: 1 0 sent Primario ecundario aparece un campo magnético ariable en el núcleo metálico que induce una corriente en el secundario. as fuerzas electromotrices del primario y del secundario son: 1 1 y como 1 V1 1 la ariación de flujo es la misma en los dos 1 V como la potencia P = V es la misma en los dos extremos del transformador, la formula del V1 1 transformador es: V 1 Analogías y diferencias entre campo eléctrico y magnético Campo eléctrico Campo magnético on originados por cargas eléctricas Una carga eléctrica en reposo o en moimiento crea un campo eléctrico alrededor de ella. as líneas de campo son abiertas si solo tenemos una carga o cerradas si tenemos dos cargas de signos contrarios. as cargas eléctricas se pueden aislar: podemos tener una carga positia o una carga negatia aislada. El campo eléctrico es conseratio. Para moer una carga desde un punto hasta otro no depende de la trayectoria seguida sino del punto inicial y del punto final. e puede definir una función potencial para definir el campo. Ejerce fuerzas sobre cargas en reposo o en moimiento a intensidad del campo eléctrico depende del medio siendo mayor en el acío que en otros medios. ólo aparece cuando la carga está en moimiento. i la carga está en reposo el campo es nulo. as líneas de campo son cerradas: comienzan en un polo magnético () y terminan en otro de distinta polaridad () os polos magnéticos no se pueden aislar. i diidimos un imán siempre aparecen dos imanes con sus respectios polos. Es imposible aislar un monopolo. El campo magnético no es conseratio. El trabajo para moer una carga entre dos puntos depende del camino recorrido. o se puede definir una función potencial. olo se ejercen fuerzas sobre cargas en moimiento. a fuerza sobre una carga en reposo en cero. a intensidad del campo magnético depende del medio, pero según el material, puede ser mayor o menor que en el acío. Fco Jaier Corral 011

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