Electromagnetismo - Cesar Esquivel

Vista previa del material en texto

Magnetismo y Electromagnetismo
En 1819 el físico Danes Hains Crhistian Oersted encontró lo que en ese entonces fue la inexplicable relación entre el magnetismo y la electricidad, publicando su descubrimiento en 1820.
Fue el primero en demostrar que la corriente eléctrica en un cable podría generar un campo magnético.
Polaridad del Campo Magnético de un Conductor
La regla de la mano derecha es un medio para determinar la relación entre el flujo de corriente en un conductor y la dirección de las líneas de fuerza magnética alrededor de él. 
Suma y resta de los campos magnéticos
Campo magnético y polaridad de una bobina
Para determina la polaridad magnética de una bobina, use la regla de la mano derecha.
Es decir, la bobina se toma con la mano derecha y los dedos se doblan en la dirección en
La que circula la corriente en la bobina, el pulgar apunta hacia el polo norte de esta.
Determinación de la polaridad de una bobina
Electroimanes
Circuito Simple con Relevador
En 1831 Michael Faraday descubrió el principio de la inducción electromagnética, el cual afirma que si un conductor “corta” líneas de fuerza o que si las líneas de fuerza cortan un conductor, se induce una FEM o un voltaje entre los extremos del conductor. 
El hallazgo de Faraday fue histórico, ya que puso los cimientos para la invención del generador eléctrico que permitiría al hombre producir electricidad a escalas inimaginables hasta entonces. 
Inducción Electromagnética 
Ley de Faraday del Voltaje Inducido
El valor del voltaje inducido depende del número de vueltas de una bobina y la rapidez con la que el conductor corta las líneas de fuerza o el flujo magnético.
FARADAY
En la cual E = voltaje inducido en V
	 n = número de vueltas en la bobina 
	 Δϕ/ Δt = rapidez con la que le flujo corta el conductor en Wb/s
A partir de la ecuación se deduce que el voltaje inducido está determinado por tres factores:
1.- La cantidad de flujo. Cuanto más líneas de fuerza corten al conductor, mayor será el valor del voltaje inducido. 
2.- Número de vueltas. Mientras más vueltas tenga una bobina, mayor será el voltaje inducido.
3.- Rapidez con la que se cortan las líneas. Cuanto más rápido corte el flujo a un conductor o el conductor corte al flujo, mayor será el voltaje inducido porque habrá más líneas de fuerza que corten al conductor en cierto intervalo.
FARADAY
LENZ
La polaridad del voltaje inducido está determinado por la Ley de Lenz. El voltaje inducido tiene una polaridad que se opone al cambio que causa la inducción.
Si el campo externo aumenta, el campo magnético del conductor producido por la corriente inducida será en la dirección opuesta. Si el campo eterno disminuye, el campo magnético del conductor estará en la misma dirección, sirviendo así de apoyo al campo externo.
Ejercicio.- El flujo de un electroimán es de 6 Wb. El flujo aumenta uniformemente hasta 12 Wb en un intervalo de 2 s. Calcule el voltaje inducido en una bobina que tiene 10 vueltas y es estacionaria respecto al campo magnético. 
 Δϕ = cambio en el flujo =12 Wb -6 Wb = 6 Wb
 Δt = intervalo correspondiente al incremento del flujo = 2s 
 por lo tanto 
Se tiene el dato de n=10 vueltas. Sustitúyanse los valores en la ecuación anterior y resuélvase
 E
Ejercicio.- Cuál es el valor del voltaje inducido en el ejemplo anterior si el flujo permanece en 6 Wb después de 2 s?
 Como no hay cambio en el flujo, Δϕ = 0. Usando la ecuación anterior 
El hecho de que no haya voltaje inducido en este ejemplo confirma el principio de que debe ser un movimiento relativo entre el conductor y el flujo para que se induzca un voltaje. Un campo magnético cuyo flujo aumente o disminuya tiene un movimiento relativo a cualquier conductor e el campo.
 E
Ejercicio.- Un imán permanente se coloca dentro de una bobina, provocando así una corriente inducida en el circuito de la bobina. Determínese la polaridad de la bobina y la dirección de la corriente inducida. 
Al usar la ley de Lenz, el extremo izquierdo de la bobina debe ser el polo N para que se oponga al movimiento del imán. La dirección de la corriente inducida puede determinarse según la regla de la mano derecha. El pulgar debe indicar hacia el polo N y los demás dedos indican la dirección de la corriente.
GENERADOR DE 
CORRIENTE CONTINUA
En un generador simplificado de cc consiste de una bobina de armadura con una espira de alambre. La bobina corta al campo magnético para producir voltaje. Si se tiene una trayectoria completa (circuito cerrado). La corriente circulará por el circuito en la dirección indicada a continuación.
Que tipo de salida se obtiene de lo anterior??
GENERADOR SIMPLE DE CORRIENTE CONTINUA
PARTES PRINCIPALES
Rotor 
Estator 
Eje 
Escobillas 
Conmutador 
En un generador, la armadura gira por una fuerza mecánica externa. El voltaje que se genera en la armadura se conecta a un circuito externo. Como la armadura gira, también se le conoce como rotor.
Una máquina de cc tiene un conmutador para convertir la corriente alterna que fluye en su armadura en corriente continua en sus terminales. El conmutador consiste de segmentos de cobre, de los cuales hay un par por cada bobina de la armadura. 
CONMUTADOR
ARMADURA
Son conectores de grafito estacionarios que se montan con un resorte para que resbalen o rocen el conmutador en el eje o flecha de la armadura. De esta manera, las escobillas proporcionan la conexión entre las bobinas de la armadura y la carga externa.
DEVANADO DEL CAMPO
Este electroimán produce el flujo que corta la armadura. 
 ESCOBILLAS