fisica 2

1. Electromagnetismo

2. Electromagnetismo
Lasfuerzasmagnéticassonproducidasporelmovimientodepartículascargadas,comoelectrones,loqueindicalaestrecharelaciónentrelaelectricidadyelmagnetismo.
LafuerzamagnéticaeslapartedelafuerzaelectromagnéticatotalofuerzadeLorentzquemideunobservadorsobreunadistribucióndecargasenmovimiento.

3. Electromagnetismo
Campo Magnético creado por una corriente Eléctrica
LaCorrienteEléctricaalcircularporunconductorrectilíneocreaunCampoMagnético,cuyaslíneasdefuerzasoncircunferenciasconcéntricasencadaplanoperpendicularalconductor,ysusentidoeselquecorrespondealgirodeunsacacorchosqueavanceenelsentidodelacorriente.
Conductor
Campo Magnético

4. Electromagnetismo
Sielconductornoesrectocomolafigura,elcampomagnéticoaumentaporquelaslíneasdefuerzaseconcentranenelcentrodelaespira.
Elcampomagnéticoenelinterioresperpendicularalplanodelamisma.
+
-
I
N
S
Concentración de líneas de fuerza y el sentido de éstas
Conductor
Líneas de Fuerzas
Regla de la Mano Derecha
Campo Magnético de una Espira

5. Electromagnetismo
Campo Magnético de una bobina
Elcampomagnéticoenelinteriordelabobina,esperpendicularalplanodelasespirasysusentidovienedadosegúnlaregladelamanoderecha,dadoelsentidodelacorriente.
S
N
+
-
I

6. Electromagnetismo
LainducciónmagnéticaeselnúmerodeLíneasdeFuerzadelCampoMagnético,porunidaddesuperficieperpendicularaesaslíneas.
EnelsistemaC.G.S.(sistemacegesimaldeunidades),cadalínearepresentaunaunidaddeinducción.
LaInducciónMagnéticaserepresentaporlaletraB.
Inducción Magnética:
Unidades de Inducción Magnética:
EnsistemaS.I.deunidadesdeinduccióneseltesla(T).
EnsistemaC.G.S.launidaddeinduccióneselgaus(Gs).
Larelaciónentreestasunidadeses:1T=104Gs

7. Electromagnetismo
Inducción Magnética en el interior de un solenoide.
Una bobina, cuya longitud es mayor que su radio se llama:
solenoide.
La inducción magnética en el interior de un solenoide:
B= m((n I) / L).
B: Inducción (T)
n: Número de espiras
I: Intensidad de la bobina (A)
L: Longitud del solenoide (m)
m: Permeabilidad magnética del material del interior del solenoide.
m0= 4 π10-7= (12,56 / 107) (T*m / A)
En el S.I. de unidades en el vacío o en el aire.

8. Electromagnetismo
a)Un solenoide de 40 cm de longitud y 1600 vueltas arrolladas sobre un núcleo de madera y circula por el la intensidad de corriente de 10 A. Calcular la inducción magnética en el interior del solenoide, sabiendo que la permeabilidad de madera es igual a la del aire.
Ejercicios:
La inducción magnética en el núcleo:
B= m(n I/ L) =
(12,56 / 107) x ((1.600 x 10) / 0,4)) =
0,05 T

9. Electromagnetismo
Ejercicios:
b)Sobreunanillodemaderacuyodiámetromedioesde10cm. Searrollaundevanadode400vueltas.CalcularBenunpuntodelacircunferenciamediadelanillosiIeneldevanadoesde0,5A.
La longitud de la circunferencia media:
l = 2πr = πd = 3,14 x 10 =
B= m(n I/ L) =
(12,56 / 107) x ((400 x 0,5) / 0,314)) =
0,0008 T
31,4 cm

10. Electromagnetismo
ElFlujomagnéticoatravésdeunasuperficieeselnúmerototaldelíneasdefuerzaqueatraviesandichasuperficie.Serepresentaporlaletragriegaf.
FlujoMagnético
f(flujo)= B (inducción) x S (superficie)
S
Enuncampomagnéticouniforme,elflujoatravésdeunasuperficieperpendicularalaslíneasdefuerzaeselproductodelaInducciónporlasuperficie.

11. Electromagnetismo
Unidades de FlujoMagnético
EnelsistemaS.I.deunidadesdeflujoeselWeber(Wb)
EnelsistemaC.G.C.deunidadesdeflujoesMaxwell(Mx)
Larelaciónentreestasunidadeseslasiguiente:
Ejercicio:
SabiendoqueBuniformeesde1,2T.Calcularelfqueatraviesauncuadradode0,5m.delado,perpendicularalaslíneasdefuerzadelcampomagnético.
La superficie del cuadrado S = L2= 0,52= 0,25 m2
El Flujo Magnético a través del cuadrado f= B x S= 1,2 x 0,25 = 0,3 Wb.
1Wb.=108Mx.

12. Electromagnetismo
Unidades de FlujoMagnético
Ejercicio:
SabiendoqueBuniformeesde1,2T.Calcularelfqueatraviesauncuadradode0,5m.delado,perpendicularalaslíneasdefuerzadelcampomagnético.
La superficie del cuadrado S = L2= 0,52=
El Flujo Magnético a través del cuadrado
0,25 m2
f= B x S= 1,2 x 0,25 =
0,3 Wb.

13. Electromagnetismo
Intensidad del CampoMagnético
LaIntensidaddelCampoMagnéticoeslarelaciónentrelaInducciónMagnéticaylapermeabilidaddelmedio, materialenelquesehaestablecidoelcampo.
Intensidad del Campo Magnético se representa por letra H.
H(intensidad del Campo) =
B(inducción)
m(permeabilidad)

14. Electromagnetismo
Intensidad del CampoMagnético en interior de un solenoide
LaIntensidaddelCampoMagnéticoeninteriordeunsolenoideporelquecirculaunacorrientesonlos
Amperios-Vueltaporunidaddelongitud.
H=
n I
l
H:Intensidad del Campo Magnético (A/m o Av/m)
n:Número de Espiras o vueltas.
I: Intensidad de la Corriente
l :Longitud.

15. Electromagnetismo
Sustancias Ferromagnéticas
Sustanciasquetienenunapermeabilidadmayorquelasdelvacíoydependientesdelainducciónmagnética(hierro,cobalto,níquelysusaleacionesconcarbonoyotrosmetales).
Estassustanciassonfuertementeatraídasporunimán.
m= mrxm0
Lapermeabilidaddeestassustanciassecalculamultiplicandolapermeabilidaddelaireporuncoeficientemr,dependientedelainducciónydelmaterial,sedenominapermeabilidadrelativa.

16. Electromagnetismo
Ejercicio:
Laintensidaddeuncampomagnéticoesde12A/mylapermeabilidadrelativadelacero,introducidoenelcampoesde3.000.Calcularlainducciónmagnéticaenestematerial.
m= mrxm0=
3.000 (12,56 / 107) =
0,003768 (Tm / A)
La permeabilidad absoluta del acero para este campo:
La inducción magnética B = mH =
0.045 T
0,003768 x 12 =

17. Electromagnetismo
Teoría molecular de los imanes
Hierro saturado
Hierro no Imanado
Se admite que las sustancias ferromagnéticas están constituidas por moléculas magnéticas o imanes elementales.
Antesdehabersometidolasustanciaalaaccióndeuncampomagnéticoexterior,losimanesmolecularesestánperfectamentedesorientadosy,medianteuncampomagnetizanteexteriorseorientan,hastaquetodoslosimaneselementalesestánorientados(estadodesaturaciónmagnética).
Alcesarelmagnetizanteexterior,losimanesmolecularespuedendesorientarse(casodelhierrodulce)perdiendoelmaterialsuspropiedadesmagnéticas,oquedarorientados(casodelacero),conservandosuspropiedadesmagnéticas.

18. Electromagnetismo
Eslapropiedadquepresentanlassustanciasferromagnéticasdeconservarpartedesumagnetismo,cuando,despuésdeimanadasseanulaelcampomagnéticoimanador.
Histéresis Magnética
Curva Inicial
H
Hmax
Fuerza coercitiva
-B
-Hmax
-H
0
Magnetismo Remanente
ElvalordelaInducciónMagnéticaqueconservalasustanciasellamaMagnetismoPermanente.
LaInten.delC.Magnéticoimanador,ensentidocontrarioaldela1eraimanación,enelcualseanulaelM.Remanente,sellamaFuerzaCoercitiva.

19. Electromagnetismo
Histéresis Magnética
Curva Inicial
H
Hmax
Fuerza coercitiva
-B
-Hmax
-H
0
Magnetismo Remanente
Elconjuntodevaloresdeinducciónmagnética,queadquiereunmaterialferromagnéticoenfuncióndelaintensidaddecampomagnéticoimanadoralterno,sellamaCiclodeHistéresis.
AldescribirlaintensidaddecampoHunciclocompleto, partiendode0hastaunvalorHmáx,paravolvera0yalcanzarelvalor-Hmáxconregresofinalalvalordepartida0,serealizaun;
ciclodehistéresiscompleto.

20. Electromagnetismo
Pérdida de Potencia por Histéresis
Elfenómenodehistéresisseconsideradebidoalrozamientodelosimanesmolecularesdelasustanciaquegiranparaorientarse.Esterozamientooriginaunapérdidadepotencia,quesemanifiestaenformadecalorysedenominaPérdidaporHistéresis.
Lapérdidaporhistéresis,seproduceentodosaquelloscasosenlosqueunasustanciaferromagnéticaestásometidaaunaimanaciónalternativa.
Lapotenciaperdidaporhistéresisesproporcionalaláreadelciclodehistéresisyalvolumendelmaterial.