Download Diapositiva 1

Campo magnético
Inducción
electromagnética
Magnitudes y unidades SI
U5|Campo magnético
Conceptos básicos
Fuerza CM sobre carga móvil
Acción CM sobre corriente eléctrica
Acción CM sobre bobinas y espiras
Motores eléctricos
CM creado por corrientes rectilíneas y
solenoides
U5|Campo magnético: conceptos básicos
En una región del espacio existe un campo magnético cuando, en cada punto de esta
región, una aguja imantada es sometida a fuerzas magnéticas.
El campo magnético es el conjunto de vectores inducción magnética aplicados en cada
punto de una zona del espacio.
Tanto el magnetismo de los imanes como
el originado por la corriente eléctrica son
efectos de las cargas eléctricas en
movimiento.
Espectro magnético de un imán recto.
Las limaduras de hierro son pequeñas
agujas imantadas que se orientan
siguiendo las líneas de inducción del
campo magnético creado por el imán.
Líneas de inducción magnética de un imán recto.
Exteriormente van del polo norte al sur y se cierran a
través del imán.
U5|Fuerza CM sobre una carga móvil
Cuando una carga eléctrica Q se mueve con una velocidad v en un campo magnético
uniforme B, actúa una fuerza F:
•Proporcional a la carga Q.
•Proporcional al módulo de la velocidad de la carga.
•Perpendicular al vector velocidad.
•Perpendicular al vector de inducción magnética.
•De módulo F  Q  v  B  sen
Regla de la mano izquierda para
determinar la fuerza que ejerce el campo
magnético sobre una carga eléctrica
móvil.
Las cruces, X, señalan que el campo
magnético es perpendicular a la hoja, y el
sentido es de fuera hacia dentro. El electrón
describe una trayectoria circular.
U5|Acción CM sobre una corriente eléctrica
Las características de la fuerza que actúa sobre un conductor rectilíneo por el que circula
una corriente y que se encuentra en un campo magnético uniforme son las siguientes:
•La dirección es perpendicular al conductor y al campo magnético.
•El sentido se determina aplicando la regla de la mano izquierda, como se representa en la
figura.
F  I / Bsen
•El módulo se calcula con la expresión
Regla de la mano izquierda aplicada a un hilo de corriente.
Recuerda que hemos elegido las cargas positivas como cargas de
referencia.
U5|Acción CM sobre bobinas y espiras
Al hacer circular una corriente por una espira (o una bobina) situada en el interior de un
campo magnético, ésta gira hasta que el plano de las espiras se coloca perpendicular al
campo.
Acción de un campo magnético sobre una bobina, por la que circula una corriente
eléctrica.
Las fuerzas F y F ’ son un par de fuerzas que
hacen girar la espira.
U5|Motores eléctricos
Los motores eléctricos se basan en las acciones ejercidas por el campo magnético sobre
las corrientes.
Motor
Rotor
Fuerzas magnéticas que se ejercen sobre una de
las espiras del rotor. Las fuerzas F1 y F2 son un par
de fuerzas por cuya acción el rotor gira.
Estator
El campo magnético creado por las piezas
polares es radial. El vector B es perpendicular a
todos los planos paralelos al eje del cilindro,
que está centrado en el mismo.
Colector
Colector. En el mismo instante en que el conjunto de
espiras se sitúa perpendicularmente al campo, se
invierte el sentido de la corriente que las recorre,
por lo que giran media vuelta más en el mismo
sentido de giro, y así sucesivamente.
U5|CM creado por corrientes rectilíneas y solenoides
El módulo del campo magnético creado por
una corriente rectilínea indefinida de
intensidad, Ι, en un punto separado por una
distancia, d, del conductor, en un medio de
permeabilidad, μ, es:

 I
B
2 d
Espectro de inducción magnética creado por un solenoide, con 20 A.
Un conductor enrollado en forma de hélice
constituye un solenoide. El campo creado en
su interior cuando circula una corriente es:

B  nI
Regla de la mano derecha. El dedo pulgar
estirado indica el sentido de la corriente. Los
otros dedos, al rodear el hilo, señalan el
sentido de las líneas del campo magnético
Regla para determinar las líneas de inducción creadas por la corriente de un
solenoide.
U5|Inducción electromagnética
Corriente inducida y flujo
magnético
Dinamos y alternadores
Transformadores
U5|Corriente inducida y flujo magnético
Las corrientes inducidas se producen en circuitos conductores, cuando el flujo de
inducción magnética a través de estos circuitos varía con el tiempo. El flujo de inducción
magnética a través de una superficie plana situada en un campo magnético uniforme es:
 
  B  S  B S cos 
a) El flujo magnético a través de la bobina es φ = N B1 S
b) Al acercar el polo norte del imán, el flujo aumenta porqué B es mayor cerca del imán.
Ley de Faraday-Henry y Lenz
La fuerza electromotriz inducida en un circuito conductor cerrado es directamente
proporcional a la variación del flujo de inducción magnética a través de la superficie de
este circuito:

 
t
U5|Dinamos y alternadores
Las dinamos y los alternadores son máquinas basadas en la inducción electromagnética,
que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica.
Las dinamos producen corriente continua y los alternadores corriente alterna.
a) Alternador. Cada media vuelta cambia el
sentido de la corriente recogida por cada
escobilla.
Alternadores de una central de producción de corriente
eléctrica.
b) Dinamo. El sentido de la corriente no
cambia porqué cada media vuelta varía el
semianillo que hace contacto con las
escobillas.
U5|Transformadores
Dispositivo basado en la inducción electromagnética, que permite elevar o disminuir la
tensión de una corriente alterna, disminuyendo o elevando la intensidad de forma que su
potencia se mantenga prácticamente invariable.
Relación de transformación
V1 I1 N1
 
V2 I 2 N 2
b) Representación esquemática de un transformador.
a) Transformador eléctrico.
U5|Magnitudes y unidades SI
Magnitud
Símbolo
Unidad (SI)
Intensidad de corriente
A
Carga eléctrica
I

B
Q
C
Permeabilidad relativa
μr
Tm/A
Permeabilidad en el
vacío
μ0
Tm/A
Flujo magnético
Φ
Wb
fem inducida
ε
V
Intensidad eficaz
Ieficaz
A
fem eficaz
εeficaz
V
Inducción magnética
T