Magnetismo

CAMPO MAGNETICO

Definición : Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad).

La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T).

El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica). Sin embargo el campo magnético tiene influencia sobre cargas eléctricas en movimiento.

Si una carga en movimiento atraviesa un campo magnético, la misma sufre la acción de una fuerza (denominada fuerza magnética). Esta fuerza no modifica el módulo de la velocidad pero sí la trayectoria (ver fuerza magnética). Sobre un conductor por el cual circula electricidad y que se encuentra en un campo también aparece una fuerza magnética.

El campo magnético está presente el los imanes. Por otro lado, una corriente eléctrica también genera un campo magnético.

El campo magnético se denomina con la letra B y se mide en Tesla.

ANALICIS DE CIRCUITOS MAGNETICOS:

Si el circuito magnético es uniforme (p. e. Anillo de Rowland ) se cumplen las siguientes leyes:

mm = N • i = H • l ; B = H •  y  = B • S

donde: N es el número de vueltas del bobinado

i es la corriente que circula por el bobinado

H es la intensidad de campo

l es la longitud media del circuito magnético

B es la inducción magnética o densidad de flujo

 es la permeabilidad magnética del material

 es el flujo magnético

S es la sección del circuito magnético

se llama reluctancia a la relación

Se puede establecer un parentesco entre circuito magnético y circuito eléctrico en donde la mm equivale a la f.e.m. el flujo  a la corriente y la reluctancia  a la resistencia

Si el circuito magnético no es uniforme como en el caso visto anteriormente, para su resolución se puede también plantear la analogía con un circuito eléctrico.

Aunque el circuito no sea homogéneo, al tratarse de un circuito confinado se puede afirmar que el flujo es el mismo en todas las ramas. Otra afirmación que puede hacerse es que la fuerza magnetomotriz será igual a la suma de las tensiones magnéticas en un lazo cerrado.

Para ver esto se analizará un ejemplo de un circuito cerrado con cuatro ramas de distintas características.

y como

; ; ;

y remplazando

sacando factor común remplazando

esta ecuación es análoga a la del circuito serie de corriente continua

Cuando se trata de circuitos magnéticos con ramas en paralelo también se aplica la homología a circuitos eléctricos.

Una de las dificultades que suele aparecer en la resolución de circuitos magnéticos es que la permeabilidad de los distintos materiales no es constante y depende del estado magnético de los mismos ya que se trata de ferromagnéticos. Por lo general se trabaja con las curvas de magnetización.

CONEXIONES Y ANALICIS DE EXITACION (C.A Y C.D).

La excitación está compuesta por los elementos del circuito que aportan energía, es decir, las fuentes ó también lo pueden ser para lapsos cortos, las bobinas y los capacitores (debido a la energía acumulada en sus campos respectivos.

En un circuito de CD la potencia suministrada a la carga de CD es simplemente el producto del voltaje a través de la carga y el flujo de corriente que pasa por ella:

P=VI

Excitación en CA

Desafortunadamente, la situación en los circuitos de CA sinusoidales es más compleja. Es mas compleja, debido a que puede haber una diferencia de fase entre el voltaje y la corriente de CA suministrada a la carga, la potencia instantánea que se proporciona a una carga de CA también es el producto del voltaje y de la corriente instantánea, pero la potencia promedio suministrada a la carga se ve afectada por el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente.

Se tiene una fuente de voltaje monofásico que proporciona potencia a una carga monofásica. El voltaje suministrado a esta carga es:

V(t)=√2.Vcosωt

Donde V es el valor rms (valor eficaz del voltaje o corriente) del voltaje suministrado a la carga, y el flujo de corriente resultante es:

i(t)=√2.Icos(ωt-θ)

Donde el valor I es el valor rms de la corriente que fluye a través de la carga. La potencia suministrada a esta carga en el tiempo t es:

P(t)=v(t)i(t)=2VIcosωt.cos(ωt-θ)

El ángulo θ en esta ecuación es el ángulo de impedancia de la carga.

Potencia reactiva

Nótese que el segundo término de la expresión de potencia instantánea es positivo la mitad del tiempo y negativo la otra mitad, así que la potencia promedio suministrada por este termino es cero. Este término representa la potencia que se transfiere primero de la fuente a la carga, y luego regresa de la carga a la fuente. La potencia que se intercambia continuamente entre la fuente y la carga se conoce como potencia

EXITACION EN C.D

Los campos magnéticos continuos son de magnitud y dirección constante. Se obtienen por un imán permanente fijo o por un bobinado excitado con corriente continua.

Los campos magnéticos alternos son de dirección constante pero su magnitud sigue la ley de un función alterna . Se obtienen por un bobinado excitado con corriente alterna.

Los campos rotantes son de magnitud constante pero su dirección sigue la ley de un movimiento de rotación. Pueden obtenerse con un imán que gira, pero la forma más común de obtenerlos es con dos o más bobinados excitados con corrientes alternas desfasadas.

Los generadores eléctricos

Un generador es una máquina que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor y la parte estática, el estator. Cuando un generador está en funcionamiento, uno de los dos genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido).

Los generadores se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, tenemos:

• Los alternadores. Generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estator.

• Las dinamos. Generan electricidad en corriente continua. El elemento inductor es el estator y el inducido el rotor.

Principio de funcionamiento de un generador eléctrico: Ley de Faraday

El principio de funcionamiento de los generadores está basado en la Ley de Faraday. Esta ley nos dice que el voltaje inducido en un circuito es directamente proporcional al cambio del flujo magnético en un conductor o espira. Esto quiere decir que si tenemos un campo magnético generando un flujo magnético, necesitamos una espira por donde circule una corriente para conseguir que se genera la f.e.m. (fuerza electromotriz).

Este descubrimiento, realizado en el año 1830 por Michael Faraday, permitió un año después la creación del disco de Faraday. El disco de Faraday consiste en un imán en forma de U, con un disco de cobre en medio, que está girando.

Como se observa en el capítulo de electromagnetismo, cuando dentro de un campo magnético tenemos una espira por donde circula una corriente eléctrica aparecen un par de fuerzas que provocan que la espira gire alrededor de su eje. De esta misma manera, si dentro de un campo magnético introducimos una espira y la hacemos girar provocaremos la corriente inducida. Esta corriente inducida es la responsable de la f.e.m. y será variable en función de la posición de la espira y el campo magnético.

La cantidad de corriente inducida o f.e.m. dependerá de la cantidad de flujo magnético (también llamado líneas) que la espira pueda cortar, cuanto mayor sea el número, mayor variación de flujo generara y por lo tanto mayorf.e.m. En las siguientes imágenes se observan los dos casos más extremos, cuando la espira está situada a 0º o 180º y no corta líneas, y cuando está a 90º o 270º y las corta todas.

Al hacer girar la espira dentro del imán conseguiremos una tensión que variará en función del tiempo. Esta tensión tendrá una forma alterna, puesto que de 180º a 360º los polos estarán invertidos y el valor

...