Capacitación dela inducción electromagnética

Presentación del tema: "Capacitación dela inducción electromagnética"— Transcripción de la presentación:

1 Capacitación dela inducción electromagnética
Aplicación de análisis de fenómenos eléctricos electromagnéticos y ópticos Capacitación dela inducción electromagnética

2 Ley de faraday-henry En esta experiencia se demuestra la aparición de una corriente eléctrica en una espira, cuando el campo magnético que atraviesa la superficie limitada por la misma varía con el tiempo. A este proceso se le denomina inducción electromagnética y es el principio fundamental del generador eléctrico, del transformador y de otros muchos dispositivos de uso cotidiano. Fueron Michael Faraday, en Inglaterra, y Joseph Henry, en los Estados Unidos, los que a principios de la década de 1830, descubrieron, independientemente, este fenómeno físico

3 Ley de faraday Henry . La inducción electromagnética permite transformar energía mecánica en energía eléctrica. Los generadores de corriente emplean bobinas que giran dentro de un campo magnético. Conforme giran el flujo a través de dichas bobinas cambia originándose ene ellas una corriente eléctrica.

4 Ley de faraday-henry-lenz
La ley de Faraday- Henry y Lenz, establece que: Toda variación de flujo que atraviesa un circuito cerrado produce en éste una corriente inducida. La corriente inducida es una corriente instantánea, pero sólo dura mientras dura la variación del flujo.

5 Ejercicios de la ley de faraday-henry-lenz
Una bobina rectangular de 50 vueltas, de dimensiones 5[cm]x10[cm], se deja "caer" desde una posición donde el campo magnético vale cero, hasta una posición donde el campo vale 0,5[T] y está dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la fem promedio inducida en la bobina, si el desplazamiento ocurre en 0,25[s]. Respuesta: 0,5[V] Un lazo plano de alambre, que consta de una sola vuelta de área de sección transversal igual a 8,0[cm2], es perpendicular a un campo magnético cuya magnitud aumenta uniformemente, de 0,50 [T] a 2,50[T] en 1,0[s]. ¿Cuál es la corriente inducida resultante si el lazo tiene una resistencia de 2,0 [W]? Respuesta: 0,8[mA] Una bobina circular de 30 vueltas de 4[cm] de radio y 1 [W] de resistencia, se pone en un campo magnético dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. La magnitud del campo magnético varía en el tiempo de acuerdo con la expresión B=0,010t + 0,040t2, donde t está en segundos y B en teslas. Calcule la magnitud de la fem inducida en la bobina en t=5,0[s]. Respuesta: 61,8[mV]

6 Inducción mutua

7 Inducción mutua  Se produce el fenómeno de inducción mutua cuando dos circuitos suficientemente próximos son capaces de inducir corriente el uno en el otro. Para aumentar los efectos de los campos magnéticos se suelen emplear bobinas que van arrolladas sobre núcleos de hierro dulce. Su aplicación mas importante son los transformadores.

8 Ejercicios de inducción mutua
Ejercicios resueltos 1.  para determinar experimentalmente la inductancia mutua un físico conecta la primera bobina de la fig. a una fuente alterna de FEM, produciendo así una razón de cambio de la corriente de 40A/S en esta primera bobina. El físico encuentra que la fem inducida medida a través de la segunda bobina es -8x volts. ¿cual Es la inductancia mutua de las dos bobinas? Sol Despejando de la formula de inductancia obtenemos:

9 AUTO INDUCCION Autoinducción es un fenómeno electromagnético que se presentan en determinados sistemas físicos como por ejemplo circuitos eléctricos con una corriente eléctrica variable en el tiempo. En este tipo de sistemas la variación de la intensidad de la corriente produce un flujo magnético variable, lo cual a su vez genera una fuerza electromotriz (voltaje inducido) que afecta a su vez a la corriente eléctrica que se opone al flujo de la corriente inicial inductora, es decir, tiene sentido contrario. En resumen, la autoinducción es una influencia que ejerce un sistema físico sobre sí mismo a través de campos electromagnéticos variables.

10 Ejercicios de autoinducción

11 Ley de Lenz El sentido de la corriente inducida se puede obtener de la ley de Lenz que establece que, El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce.

12 Ejercicios de la ley de Lenz
Para  terminar de esclarecer el significado de la ley de Lenz analicemos el siguiente ejemplo. En la figura, la espira es perpendicular a la dirección de H, por tanto se puede omitir la notación vectorial (q = 0, cosq = 1) y  f = mo òHds.  Si H comienza a disminuir de valor, f también decrecerá;  df/dt  no será nula, y según la ley de Faraday aparecerá una fem  inducida  e = - df/dt.  Si la espira tiene una resistencia R distribuida en toda su longitud, la corriente inducida será  i = e/R. Según la ley de Lenz, el sentido de la corriente inducida debe ser tal que se oponga a la causa que la produjo. ¿Cual fue esa causa? Pues la disminución de H. Para oponerse a la disminución de H, la corriente inducida debe generar un campo magnético Hind que se sume a H para evitar su disminución.

13 Ley de ampere-maxwell Ampere formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampere nos dice que la circulación en un campo magnético (B) a lo largo de una curva cerrada C es igual a la densidad de corriente (j) sobre la superficie encerrada en la curva C, matemáticamente así

14 Ley de ampere-maxwell donde u es la permeabilidad magnética en el vacío. Pero cuando esta relación se la considera con campos que sí varían a través del tiempo llega a cálculos erróneos, como el de violar la conservación de la carga. Maxwell corrigió esta ecuación para lograr adaptarla a campos no estacionarios y posteriormente pudo ser comprobada experimentalmente. Maxwell reformuló esta ley así

15 Ley de ampere-maxwell En el caso específico estacionario esta relación corresponde a la ley de Ampere, además confirma que un campo eléctrico que varía con el tiempo produce un campo magnético y además es consecuente con el principio de conservación de la carga. En forma diferencial, ésta ecuación toma la forma:

16 Aplicación de la corriente eléctrica
La corriente eléctrica es una forma muy versátil de energía, que puede ser fácilmente convertible en otros tipos de energía, y de ahí su uso en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida. La mayoría de los usos de la electricidad son aplicaciones de uno o varios de los cuatro efectos principales de la corriente eléctrica.

17 1. Efecto térmico Este efecto térmico, consistente en utilizar la electricidad para producir calor, se usa en muchos objetos cotidianos como placas vitrocerámicas, cafeteras o tostadoras. Todos ellos constan básicamente de un hilo metálico que, al paso de la corriente eléctrica, se calienta.

18 2. Efecto luminoso Durante milenios la humanidad se iluminó mediante hogueras y velas, hasta que, a finales del siglo XIX, T. A. Edison descubrió que el efecto Joule también llevaba asociada la emisión de luz. Nació con ello la primera lámpara eléctrica.

19 Para aumentar el efecto magnético se suele formar una bobina de hilo conductor, que al ser recorrida por la corriente se comporta como un imán. Si se introduce en su interior un núcleo de hierro, el efecto se refuerza y se ha construido un electroimán, que además permite la generación de electricidad. La mayor parte de la electricidad que consumimos se genera de esta forma. 3. Efecto magnético