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SEGUNDA
UNIDAD
ELECTROMAGNETISMO
EN LOS CUERPOS
ANALISIS DEL MAGNETISMO
FENOMENON ELECTRICO
FENOMENO MAGNETICO
Permanentes
Magnetismo
Imán
N S
Naturales
Temporales
Artificiales
Permanentes
Temporales
INTRODUCCIÓN AL ELECTROMAGNETISMO.

El ser humano hace mucho tiempo se dio
cuenta de que en la naturaleza existen
materiales que eran capaces de atraer al
hierro, como la magnetita. Algunas de las
propiedades que tiene son:

1.-Atraen al hierro, y otros metales como
cobalto, níquel y sus aleaciones
Imanes unidos a un hierro

2.- Orientan sus moléculas en la misma
dirección.
Moléculas orientadas
3.- Crean dos polos opuestos en sus extremos,
y de ellos salen líneas de fuerza que van de
uno al otro.
Polos y líneas de fuerza de un imán
4.- Cuando enfrentamos dos polos de distinto
tipo se atraen
5.- Cuando enfrentamos dos polos del mismo
tipo se repelen.
Atracción y repulsión de imanes
6.- Los polos norte y sur no se pueden separar.
Si se parte un trozo del material, cada trozo
vuelve a ser un imán con polo norte y sur.
No existe un solo polo
7.- Sus propiedades atraviesan objetos como
papel, madera, plásticos, etc.
8.- Si frotamos un objeto de acero con un
imán, el objeto adquiere las propiedades
magnéticas del imán y se comporta como tal.
CAMPO MAGNÉTICO
Es la región imaginaria del espacio que rodea
un imán o a una corriente eléctrica en donde
se experimentan interacciones de origen
magnético.
 La interacción magnética es conocida como el
vector campo magnético 𝛽

Los imanes tienen un campo magnético que
los rodea, es muy fácil observarlo si dejamos
limaduras de hierro cerca del imán que se
sitúan sobre las líneas de fuerza del mismo.
Líneas de fuerza de un imán con limaduras de hierro
 Hace
más de dos mil quinientos años,
los chinos ya conocían estas
propiedades y crearon la primera
brújula al concebir la tierra como un
enorme imán.
Con ella podían conocer la orientación del norte
y del sur en cualquier lugar. El polo norte
magnético corresponde con el sur geográfico, y
el polo sur magnético corresponde con el polo
norte geográfico.
Norte magnético y sur terrestre
También se observó que el paso de la corriente
eléctrica por un conductor creaba un campo
magnético alrededor del conductor siguiendo la
regla de la mano derecha. A este campo
magnético generado eléctricamente se le llama
electromagnetismo.
Campo magnético generado por el paso de corriente
Si este conductor lo cerramos formando espiras,
los campos magnéticos de todas las espiras se
suman en el interior de la bobina, produciendo
un campo magnético mayor
Campo magnético generado en una bobina
Este proceso es reversible, es decir, si en el
interior de una bobina hacemos que varíe un
campo magnético, conseguiremos que circule
corriente por la bobina. El comportamiento de la
bobina es como el de un imán eléctrico
El campo magnético genera corriente alterna
DENSIDAD DE FLUJO
la densidad se refiere a la "cantidad de masa que existe en una determinada área
específica". esto quiere decir que: nos referimos a cuanto de "algo" cabe en un
determinado
espacio
(por
definirlo
de
una
forma
muy
simple).
la intensidad de ampo magnético, hablando de densidades aumenta de forma
directa con la densidad. esto quiere decir que a mayor densidad de flujo magnético,
mayor intensidad de campo magnético.
Permeabilidad magnética de los diferentes materiales en relación a la de vacío.
PERMEABILIDAD MAGNETICA

En física se denomina permeabilidad
magnética a la capacidad de una sustancia o
medio para atraer y hacer pasar a través de
ella campos magnéticos, la cual está dada por
la relación entre la inducción magnética
existente y la intensidad de campo magnético
que aparece en el interior de dicho material.
PERMEABILIDAD MAGNÉTICA
Comparación simple de permeabilidades para: ferromagnetos (μf), paramagnetos (μp),
diamagnetos (μd) y el vacío (μ0).
SUSCEPTIBILIDAD 𝟏𝟎−𝟔DE MATERIALES DIAMAGNÉTICOS Y PARAMAGNÉTICO
TABLA DE PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE
MATERIALES COMUNES
Composición aproximada (%)
Fe
Ni
Co
Mo
Permeabilidad inicial
Otros (B=20, gauss)
Lámina
98.5
---
---
---
---
180
2000
Densidad de
saturación de
flujo (B, gauss)
21 000
Hierro
Lámina
99.91 ---
---
---
---
200
5000
21 500
Hierro purificado
Lámina
99.95 ---
---
---
---
5000
180 000
21 500
Hierro al 4% silicio - grano Lámina
orientado
Lámina
45 Permalloy
Lámina
96
97
54.7
----45
-------
-------
4 Si
3 Si
---
500
1500
2500
7000
30 000
25 000
19 700
20 000
16 000
Permalloy 45
Hipernik
Monimax
Sinimax
Lámina
Lámina
Lámina
Lámina
54.7
50
-----
45
50
-----
---------
---------
4000
4500
2000
3000
50 000
70 000
35 000
35 000
16 000
16 000
15 000
11 000
Permalloy 78
Lámina
21.2
78.5
---
---
8000
100 000
10 700
Permalloy 4-79
Lámina
16.7
79
---
4
20 000
100 000
8700
Mu metal
Supermalloy
Lámina
Lámina
18
15.7
--79
-----
--4.3
--------0.3
Mn
0.3
Mn
-----
20 000
100 000
100 000
800 000
6500
8000
Permendur
Permendur 2V
Hiperco
Permalloy 2-81
Lámina
Lámina
Lámina
Polvo aislado
49.7
49
64
17
79.0
-------
---------
05.0
-------
---------
800
800
650
125
5000
4500
10 000
130
24 500
24 000
24 200
8000
Hierro Carbonyl
Polvo aislado 99.9
Polvo
--sinterizado
---
---
---
---
55
132
---
---
---
---
---
1000
1500
2500
Material
Presentación
Acero laminado en frío
Ferroxcube III
Permeabilidad máxima





Para comparar entre sí los materiales, se entiende la
permeabilidad magnética absoluta (µ) como el
producto entre la permeabilidad magnética relativa
(𝝁𝒓 ) y la permeabilidad magnética de vacío (𝝁𝟎 ):
𝝁= 𝝁𝒓 𝝁𝟎
los materiales se pueden clasificar según su
permeabilidad magnética relativa en:
ferromagnéticos, cuyo valor de permeabilidad
magnética relativa es muy superior a 1.
paramagnéticos o no magnéticos, cuya permeabilidad
relativa es aproximadamente 1 (se comportan como
el vacío).
diamagnéticos, de permeabilidad magnética relativa
inferior a 1.
Los materiales ferromagnéticos atraen el
campo magnético hacia su interior. Son los
materiales que "se pegan a los imanes". Esa
propiedad
recibe
el
nombre
de
ferromagnetismo. Ejemplos de ellos son el
hierro y el níquel.
 Los materiales paramagnéticos son la mayoría
de los que encontramos en la naturaleza. No
presentan ferromagnetismo, y su reacción
frente a los campos magnéticos es muy poco
apreciable.


Los materiales diamagnéticos repelen el campo
magnético, haciendo que éste pase por el
exterior del material. En general, esta acción
diamagnética es muy débil, y no es comparable
al efecto que produce el campo magnético
sobre los materiales ferromagnéticos. Un
ejemplo de material diamagnético es el cobre.

Otro efecto de los campos magnéticos sobre los
materiales es el antiferromagnetismo, que
resulta en una polarización nula del material,
pero produce una ordenación interna de éste.

La magnitud así definida, el grado de
magnetización de un material en respuesta a un
campo magnético, se denomina permeabilidad
absoluta y se suele representar por el símbolo μ:
µ=𝛽/𝐻

donde β es la inducción magnética (también
llamada densidad de flujo magnético) en el
material, y H es intensidad de campo magnético.
CONDUCTOR RECTILÍNEO
En la figura se muestra un tramo de alambre de
longitud que lleva una corriente y que está
colocado en un campo magnético. Para simplificar
se ha orientado el vector densidad de corriente de
tal manera que sea perpendicular a .
 La corriente en un conductor rectilíneo es
transportada por electrones libres, siendo el
número de estos electrones por unidad de
volumen del alambre.

Tramo de un conductor rectilíneo de longitud l, que transporta una intensidad
i y colocado en un campo magnético B
SOLENOIDE

Bobina cilíndrica de hilo conductor arrollado de manera que la
corriente eléctrica produzca un intenso campo magnético.
Un solenoide es definido como una bobina de forma cilíndrica
que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a
fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un
intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece
comienza a operar como un imán.
.
La función principal de un solenoide es activar
una válvula que lleva su mismo nombre, la
válvula solenoide. Esta válvula opera de
acuerdo a los pulsos eléctricos de su apertura
y de su cierre.
 Por lo general, este tipo de dispositivo se
puede programar según ciertos horarios y
dentro de sus usos más comunes se
encuentran los sistemas de regulación
hidráulica y neumática

FUERZA Y MOMENTO DE TORSION EN UN CAMPO
MAGNETICO
 Momento de torsión es el trabajo que hace que un
dispositivo gire cierto ángulo en su propio eje
oponiendo este una resistencia al cambio de
posición.
 Si colocamos una espira rectangular por la que
hacemos pasar una corriente eléctrica dentro de
un campo magnético B producida por 2 imanes.
Veamos que el momento de torsión es máximo
cuando el ángulo es de 0, es decir cuando el
plano de la espira es paralelo al flujo magnético y
la bobina gira alrededor de su eje; de esta forma
el ángulo se incrementa reduciendo así el efecto
rotacional de las fuerzas magnéticas f, hasta
llegar a cero.
PODEMOS CALCULAR EL MOMENTO DE TORSIÓN DE ESTA
ÚNICA ESPIRA CON LA SIGUIENTE ECUACIÓN:

T=BIA cos a


Si la espira se reemplaza por un embobinado
muy compacto, con N espiras, la ecuación de
momento de torsión es:

T=NBIA cos a
DONDE:
T=momento de torsión
 N=número de vueltas del devanado
 B=inducción magnética
 I=corriente que pasa por el alambre
 A=área que abarca la espira
 a=ángulo de inclinación de la espira respecto
a las líneas

EL DISPOSITIVO QUE SIRVE PARA DETECTAR UNA CORRIENTE
ELÉCTRICA SE LLAMA GALVANÓMETRO.
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
 Un
motor eléctrico es un aparato que usa
campos eléctricos producidos por un
embobinado para que , junto con sus
respectivos
imanes,
producir
un
movimiento rotacional continuo. Es decir
convierte la energía eléctrica en energía
mecánica.
LA CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DEPENDE DE CÓMO ESTÁN
CONECTADAS LAS BOBINAS Y LA ARMADURA.
LEY DE FARADAY
Faraday
concluyo que un
campo magnético estacionario
no produce corriente, un
campo
magnético
en
movimiento si era capaz de
producirla.
FEM INDUCIDA EN UN CIRCUITO
Faraday demostró que si el flujo magnético
cambia de manera brusca, la intensidad de
la corriente inducida aumenta. Para
cuantificar lo anterior, Faraday propuso una
expresión que es conocida como LEY DE
INDUCCIÓN o LEY DE FARADAY la cual
sostiene que la Fem inducida es
proporcional a la rapidez de cambio del
flujo magnético que atraviesa un circuito.
En el SI, la Fem inducida se mide en volts, por
tanto: 1V = 1Wb/s
Si tenemos una bobina de N espiras, la ley de
Faraday resulta:
LEY DE LENZ

(
La ley de Lenz para el campo electromagnético
relaciona cambios producidos en el campo
eléctrico en un conductor con la variación de
flujo magnético en dicho conductor, y afirma
que las tensiones o voltajes inducidos sobre un
conductor y los campos eléctricos asociados
son de un sentido tal que se oponen a la
variación del flujo magnético que las induce.
esto se basa en el principio de conservación de
la energía).
 La
polaridad de una tensión inducida
es tal, que tiende a producir una
corriente, cuyo campo magnético se
opone siempre a las variaciones del
campo existente producido por la
corriente original.

El flujo de un campo magnético uniforme a
través de un circuito plano viene dado por:
LEY DE AMPERE - MAXWELL
La
ley de Ampere explica, que la
circulación de la intensidad del
campo magnético en un contorno
cerrado es igual a la corriente que
lo recorre en ese contorno.
El campo magnético es un campo angular con
forma circular, cuyas líneas encierran la
corriente. La dirección del campo en un punto
es tangencial al círculo que encierra la
corriente.
 El campo magnético disminuye inversamente
con la distancia al conductor.

Una corriente eléctrica produce un campo
magnético, siguiendo la Ley de Ampere.