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Electromagnetismo
UNIDAD 4
Electromagnetismo
Es una rama de la física que estudia y unifica los
fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola
teoría, cuyos fundamentos fueron sentados
por Michael Faraday.
El electromagnetismo describe los fenómenos
físicos macroscópicos en los cuales
intervienen cargas eléctricas en reposo y en
movimiento, usando para ello campos
eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las
sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.
Campo magnético producido por una corriente
Una corriente que circula por un conductor genera
un campo magnético alrededor del mismo.
La dirección y el sentido del campo magnético
alrededor de un conductor recrea la forma de un
resorte.
Campo magnético producido por un conductor
recto
Una corriente rectilínea crea a su alrededor un campo magné
tico cuya intensidad se incrementa al aumentar la intensidad
de la corriente eléctrica y disminuye al aumentar la distancia
con respecto al conductor.
Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se
encuentran en movimiento en esos momentos, originan la
aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que
puede desviar la aguja de una brújula
Campo magnético producido por un conductor
recto
𝜇𝐼
𝐵=
2𝜋𝑑
B= inducción magnética o densidad de flujo magnético en
un punto determinado, perpendicular al conductor (T)
µ= permeabilidad del medio (Tm/A)
I=intensidad de la corriente que circula por el conductor (A)
d= distancia perpendicular entre el conductor y el punto
considerado en m
Campo magnético producido por una espira
Una espira se obtiene cuando se dobla en forma
circular un conductor recto
La dirección de la inducción magnética es siempre
perpendicular al plano en que se encuentra la espira
Campo magnético producido por una espira
Para calcular el valor de la inducción magnética o densidad
de flujo (B) en el centro de la espira, se usa:
𝜇𝐼
𝐵=
2𝑟
B= inducción magnética en el centro de la espira en T
µ= permeabilidad del medio en el centro de la espira en
Tm/A
I= intensidad de la corriente que circula por la espira en A
r=radio de la espira en m
Campo magnético producido por una bobina
Si en lugar de una espira, se enrolla un alambre de tal
manera que tenga un número N de vueltas, se
obtendrá una bobina y el valor de su inducción
magnética en su centro será:
𝑁𝜇𝐼
𝐵=
2𝑟
N= número de espiras
Campo magnético producido por un solenoide
Un solenoide ó bobina está formado por una serie de
espiras colocadas de forma paralela por las que circula
una corriente. El solenoide permite crear campos
magnéticos importantes en el interior de la bobina.
El campo magnético creado por un solenoide tiene las
líneas de fuerza en su interior, son perpendiculares al
plano de la espira y cerradas sobre sí mismas
Campo magnético producido por un solenoide
Para calcular el valor de la inducción magnética o densidad
de flujo B en el interior de un solenoide se usa:
𝑁𝜇𝐼
𝐵=
𝐿
Donde: B= inducción magnética en el interior de un
solenoide en Teslas
N= número de vueltas o espiras
µ= permeabilidad del medio en el interior del solenoide en
Tm/A
I= intensidad de la corriente en Amperes
L= longitud del solenoide en m
Fuerza sobre un conductor por el que circula una
corriente
Si un conductor se introduce perpendicularmente a un
campo magnético recibirá una fuerza cuyo valor se determina
con la siguiente expresión:
𝐹 = 𝐵𝐼𝑙
Donde:
F = Fuerza magnética que recibe el conductor, en Newton
(N).
B = Inducción magnética medida en Teslas.
I = Intensidad de la corriente eléctrica que circula por el
conductor medida en Amperes.
L = Longitud del conductor sumergido en el campo
magnético
medido en metros.
Si el conductor por el que circula una corriente forma
un ángulo θ con el campo magnético, la fuerza que
recibe se determina con la siguiente expresión.
𝐹 = 𝐵𝐼𝑙 sin 𝜃
Inducción electromagnética
La inducción electromagnética es el fenómeno que
origina la producción de una fuerza
electromotriz (o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto
a un campo magnético variable, o bien en un medio
móvil respecto a un campo magnético estático.
Cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce
una corriente inducida.
Ley de Lenz
"El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se
opone a la causa que la produce"
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.
Φ = B ∙ 𝑆 ∙ cos 𝛼
Φ=Flujo Magnético
B=Inducción Magnética
S=Superficie definida por el conductor
α= Ángulo que forman el vector perpendicular a la superficie
definida por el conductor y la dirección del campo.
Ley de Faraday
Establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado
es directamente proporcional a la rapidez con que
cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa
una superficie cualquiera con el circuito como borde.
Φ𝑓 − Φ𝑖
𝜀=−
𝑡
Φ𝑓 − Φ𝑖
𝜀 = −𝑁
𝑡
𝜀 = 𝐵𝐿𝑣
Donde:
Φf=flujo magnético final en Wb
Φi=flujo magnético inicial en Wb
t= tiempo en que se realiza la variación del flujo en
segundos
Ɛ= intensidad de la corriente inducida en volts
El signo menos de la ecuación se debe a la oposición
que existe entre la fem inducida y la variación del flujo
que lo produce