INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA 3

OBJETIVO 3 “Aplicar los principios del Electromagnetismo para explicar el funcionamiento de diferentes aparatos de uso cotidiano”

¿SERÁ POSIBLE CONVERTIR MAGNETISMO EN ELECTRICIDAD? MICHAEL FARADAY EN 1925 ¿SERÁ POSIBLE CONVERTIR MAGNETISMO EN ELECTRICIDAD? NM4

MICHAEL FARADAY “Pocos saben que un buen número de los pensamientos y teorías que pasan por la mente de un investigador científico terminan desechadas… NM4

MICHAEL FARADAY “..pues también pasan, en secreto y en silencio, por su propia crítica severa y su examen adverso. Pocos saben que en la mayoría de las situaciones exitosas, apenas un décimo de las sugerencias, esperanzas y deseos que se presagiaban inicialmente se vuelven realidad ” NM4

                  x x x x x x x x x BARRA METÁLICA RECTANGULAR MOVIÉNDOSE HACIA LA DERECHA EN DIRECCIÓN PERPENDICULAR A UN CAMPO MAGNÉTICO                   x x x x x x x x x     x    x    LA FUERZA MAGNÉTICA DESPLAZA ELECTRONES LIBRES HACIA EL EXTREMO INFERIOR DE LA BARRA NM4

BARRA METÁLICA RECTANGULAR MOVIÉNDOSE HACIA LA IZQUIERDA EN DIRECCIÓN PERPENDICULAR A UN CAMPO MAGNÉTICO ELECTRO-NES LIBRES LA FUERZA MAGNÉTICA DESPLAZA ELECTRONES LIBRES HACIA EL EXTREMO SUPERIOR DE LA BARRA NM4

CONCLUSIÓN LA BARRA SE COMPORTA COMO UNA FUENTE DE FEM:“FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA” SI SE CONECTA UN CONDUCTOR A SUS EXTREMOS, SE ESTABLECE UNA “CORRIENTE INDUCIDA” NM4

SE ESTABLECE UNA CORRIENTE INDUCIDA i BARRA METÁLICA QUE SE DESLIZA SOBRE UN CONDUCTOR AL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME SE ESTABLECE UNA CORRIENTE INDUCIDA i NM4

BARRA METÁLICA QUE SE DESLIZA SOBRE UN CONDUCTOR AL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME Si la barra se moviera alternadamente a derecha e izquierda, ¿Qué ocurriría con la corriente inducida? NM4

BARRA METÁLICA MOVIÉNDOSE EN UN SENTIDO Y OTRO SOBRE UN CONDUCTOR AL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME DE ESTA MANERA SE OBTENDRÍA UNA FUENTE DE FEM ALTERNA PRINCIPIO QUE REGULA EL FUNCIONAMIENTO DE LOS GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA NM4

IMÁN EN MOVIMIENTO AL INTERIOR DE UNA ESPIRA DE ALAMBRE Si la VELOCIDAD ≠ 0, aparece una corriente inducida en la espira. Si la VELOCIDAD es 0; no se induce corriente ¿Por qué? NM4

IMÁN EN MOVIMIENTO AL INTERIOR DE UNA ESPIRA DE ALAMBRE Si el imán se acerca a la bobina la corriente inducida tiene un sentido; pero si el imán se aleja, la corriente cambia su sentido ¿Por qué? NM4

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Al alejar el imán de la espira el galvanómetro detecta paso de corriente en sentido contrario Al acercar el imán a la espira el galvanómetro detecta paso de corriente APARECE UNA CORRIENTE INDUCIDA MIENTRAS HAYA MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE LA ESPIRA Y EL IMÁN NM4

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Al sacar el imán de la espira se produce corriente inducida, pero de sentido contrario Al introducir el imán en la bobina el galvanómetro detecta paso de corriente NM4

APROXIMACION A LA LEY DE FARADAY PARA LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA “TODO CAMPO MAGNÉTICO VARIABLE EN EL TIEMPO CREA UNA CORRIENTE ELÉCTRICA” NM4

PLACA PLANA PERPENDICULAR A UN CAMPO MAGNÉTICO B FLUJO MAGNÉTICO PLACA PLANA PERPENDICULAR A UN CAMPO MAGNÉTICO B https://www.youtube.com/watch?v=Pxyow3tVwAU DEFINICIÓN Producto Escalar entre el Campo Magnético b y el vector A, que representa la NORMAL a la superficie de la placa NM4

Unidad de FLUJO: 1 Weber (Wb) FLUJO MAGNÉTICO Unidad de FLUJO: 1 Weber (Wb) 1 (Wb) es el flujo magnético que atraviesa una superficie de 1 m2 situada perpendicularmen-te a un campo de 1 (T) NM4

FLUJO MAGNÉTICO PLACA PLANA PERPENDICULAR AL CAMPO MAGNÉTICO B: El Flujo representa el Nº de líneas de Inducción que atraviesan la superficie PLACA PLANA FORMANDO UN ÁNGULO  CON EL CAMPO MAGNÉTICO B: El Flujo se obtiene mediante: NM4

ESPIRA GIRATORIA EN UN CAMPO MAGNÉTICO NM4

ESPIRA GIRATORIA EN UN CAMPO MAGNÉTICO: DIVERSAS POSICIONES NM4

 = B A (cos 0° = 1) DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL  = B A (cos 0° = 1) NM4

 =B A cos  DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL  =B A cos  NM4

 = 0 (cos 90° = 0) DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL  = 0 (cos 90° = 0) NM4

TOMA VALOR DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA DIVERSAS POSICIONES DE LA ESPIRA GIRATORIA VISTA FRONTAL TOMA VALOR NEGATIVO NM4

MICHAEL FARADAY CONCLUYENDO… ¡..el valor de la fem inducida es mayor cuanto más rápido es el cambio de flujo…!  =  / t NM4

HE DESCUBIERTO LA INDUCCIÓN ELECTROMAG-NÉTICA MICHAEL FARADAY EN 1931 HE DESCUBIERTO LA INDUCCIÓN ELECTROMAG-NÉTICA https://www.youtube.com/watch?v=ZyG7q3SaDD0 https://phet.colorado.edu/es/simulation/faraday NM4

GRÁFICA DE LA F.E.M. SINUSOIDAL =0 sen t NM4

ECUACIÓN DE LA F.E.M. ALTERNA =0 sen t : Valor de la fem en función del tiempo 0: Valor Máximo de la fem t : Fase NM4

( El signo (-) fue introducido LEY DE FARADAY “La fem inducida en un circuito es igual a la rapidez con que está cambiando el Flujo que atraviesa el circuito”.  = -  / t Es decir: ( El signo (-) fue introducido por LENZ ) https://phet.colorado.edu/sims/faradays-law/faradays-law_es.html https://www.youtube.com/watch?v=8QG8sqDwM1c NM4

LEY DE LENZ “ LA FEM INDUCIDA PRODUCE UNA CORRIENTE CUYO SENTIDO ES TAL QUE EL CAMPO MAGNÉTICO QUE GENERA TIENDE A OPONERSE A LA VARIACIÓN DEL FLUJO MAGNÉTICO QUE ATRAVIESA EL CIRCUITO” La Corriente Inducida circula en el sentido en el que se genera un Campo Magnético por la espira, cuyo flujo tiende a contrarrestar el del Campo Magnético del imán. NM4

LEY DE LENZ NM4

LEY DE LENZ Si el Flujo Magnético aumenta, la corriente inducida genera un Campo Magnético de sentido contrario al existente en el circuito. NM4

LEY DE LENZ Si el Flujo Magnético disminuye, la corriente inducida genera un Campo Magnético de igual sentido al existente en el circuito. NM4

GRANDES APLICACIONES DE LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA EL GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA EL TRANSFORMADOR NM4

GENERADOR DE C.A. https://www.youtube.com/watch?v=vdzpxgVn6N0 NM4

ESQUEMA DE UN GENERADOR La espira gira con velocidad angular  constante en el campo magnético uniforme generado por el imán En la espira se induce una f.e.m. sinusoidal que cambia de sentido 2 veces en cada vuelta que da la espira NM4

GENERADOR DE C.A. Para esta posición se induce una corriente eléctrica NM4

GENERADOR DE C.A. Para esta posición NO se induce una corriente eléctrica ¿Por qué? NM4

GENERADOR DE C.A. NM4

Principio básico del generador de C.A. https://www.youtube.com/watch?v=YiyL8Osv9Jg NM4

 =2f : rapidez angular de la espira GENERADOR DE C.A. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL POTENCIAL ALTERNO V = V0 sen (t) Donde:  =2f : rapidez angular de la espira NM4

GENERADOR DE C.A.: CONCLUSIONES LA C.A. ( y el Potencial) ES OSCILANTE Su f depende de la frecuencia de giro de la espira V varía desde: +311[V] -311[V] En Chile: f = 50[Hz] NM4

ief = io /  2 Vef = Vo /  2 VALOR EFICAZ DE: INTENSIDAD DE C.A. EL QUE INDICA EL AMPERÍMETRO INTENSIDAD DE C.A. ief = io /  2 EL QUE INDICA EL VOLTÍMETRO DIFERENCIA DE POTENCIAL ALTERNO Vef = Vo /  2 NM4

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE ALTERNA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA TRANSFORMADOR DE CORRIENTE ALTERNA BOBINADO PRIMARIO O INDUCTOR BOBINADO SECUNDARIO O INDUCIDO NÚCLEO DE HIERRO o FERRITA NM4

NÚCLEOS MAGNÉTICOS NÚCLEO DE HIERRO DULCE NÚCLEO DE FERRITA ( Hierro, Bario, Boro, Molibdeno) NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA ECUACION BÁSICA DEL TRANSFORMADOR V1 N1 V2 N2 = (*) Donde : N1 y N2 : número de espiras del Primario y Secundario, respectivamente. V1 y V2 : Dif. De Potencial del Primario y NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA TRANSFORMADOR “Las intensidades de corriente en Primario y Secundario son inversamente proporcionales al número de espiras” i2 N1 i1 N2 (**) = De (*) y (**) se concluye: V1 i1 = V2 i2 Por lo que: P1 = P2 Transformador Ideal: Potencia de Salida es igual a Potencia de Entrada NM4

TRANSFORMADOR ELEVADOR ELEVADOR DE VOLTAJE REDUCTOR DE CORRIENTE NM4

TRANSFORMADOR REDUCTOR REDUCTOR DE VOLTAJE ELEVADOR DE CORRIENTE NM4

TRANSFORMADOR NM4

LA BOBINA Símbolo Espiras de alambre arrollado a un tubo CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA LA BOBINA ELEMENTO DE UN CIRCUITO QUE ALMACENA ENERGÍA EN FORMA DE CAMPO MAGNÉTICO Espiras de alambre arrollado a un tubo Símbolo NM4

SE OPONE A LOS CAMBIOS BRUSCOS DE LA CORRIENTE CIRCULANTE CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA PROPIEDAD DE LA BOBINA SE OPONE A LOS CAMBIOS BRUSCOS DE LA CORRIENTE CIRCULANTE Bobinas con núcleo de aire NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA INDUCTANCIA (L) DE LA BOBINA CONSTANTE PROPIA DE CADA BOBINA QUE DEPENDE DE: El N° de espiras: mayor N° mayor Inductancia El diámetro de las espiras: mayor diámetro mayor Inductancia La longitud del cable de que está hecha. - Tipo de material de que está hecho el núcleo. NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA UNIDAD DE INDUCTANCIA 1 HENRY (Hy) ó (H) Equivalente a 1 Volt seg por Ampere 1 (H) = 1(V s / A) NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA COMPORTAMIENTO DE LA BOBINA EN CORRIENTE CONTINUA: Deja pasar la corriente a través de ella sin oposición. Sólo se presenta oposición por breve tiempo, a partir del instante en que se hace la conexión a la fuente (mientras i aumenta a partir de cero) EN CORRIENTE ALTERNA: Presenta oposición al flujo de la corriente: Reactancia Inductiva (XL) NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA LA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA BOBINAS EN SERIE NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA LA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA BOBINAS EN PARALELO NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA ENERGIA EN LA BOBINA SE DETERMINA MEDIANTE LA ECUACIÓN: UB = ½ L i2 NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA USOS DE LA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA Formando parte del sistema de ignición de automóviles. NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA USOS DE LA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA 2. En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes (En un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro ) NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA USOS DE LA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA 3. En las fuentes de alimentación: filtran componentes de C.A. para obtener sólo C.C. en la salida NM4

FEM INDUCIDA POR UNA BOBINA CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA “El Inductor (conectado a la red) induce una corriente en el Inducido (conectado al Voltímetro)” NM4

CIRCUITO RC PARA CARGA Y DESCARGA INDUCTANCIA MUTUA i1 Toda variación de i1 produce una variación en el B que genera, lo que produce una fem en la bobina 2 (2) que es proporcional a la tasa de cambio de dicha corriente. 2 = - M ( i1/ t) M: Inductancia Mutua NM4

CENTRAL TERMOELÉCTRICA Se obtiene Energía Eléctrica a partir de la Energía Química desprendida en la reacción química de combustión que tiene lugar al quemar un combustible fósil. NM4

CENTRAL HIDROELÉCTRICA Se aprovecha mediante un desnivel, la Energía Potencial del agua que transporta un río. El agua mueve las turbinas al hacer el agua por el desnivel NM4

CENTRAL TERMOELÉCTRICA NUCLEAR Se aprovecha la energía desprendida en la Fisión de núcleos atómicos, para convertir un líquido (agua) en vapor a alta temperatura que incide sobre los álabes de la turbina NM4

TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA El transporte desde las centrales hasta los centros de consumo se hace a muy Altos Voltajes y bajas intensidades, para evitar pérdidas por disipación calórica (Efecto Joule) NM4