UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE ALTAMIRA
NOMBRE: RODRIGO SANTIAGO FLORES
MATERIA: CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ESPECIALIDAD: MECATRÓNICA M ECATRÓNICA
GRADO: 1º
GRUPO: “C”
TRABAJO: INVESTIGACIÓN “ELECTROMAGNETISMO”
23 DE SEPTIEMBRE DE 2014
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INDICE
1. INTRODUCCIÓN ………………………………………………3 2. ELECTROMAGNETISMO ……………………………………..4
3. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA……………………….5 4. FENÓMENOS ELECTROMAGNETICOS ……………………6
5. FENOMENOS DE INDUCCIÓN……………………………….6
, 7
6. LEY DE FARADAY………………………………………………7
7. LEY DE LENZ…………………………………………………….8 8. APLICACIONES PRÁCTICAS…………………………………9
9. EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE ……………………………9 10. APOYO BIBLIOGRAFICO……………………………………..10 INTRODUCCIÓN
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El 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 y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y el tiempo. 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, liquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable solo a un número grande de partículas y a distancias grandes respecto a las dimensiones de estas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica. El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.
ELECTROMAGNETISMO
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En 1980 el físico Danés Hans Christian Orsted descubrió que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existe una estrecha relación. 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. Si cogemos un trozo de alambre de cobre desnudo, recubierto de barniz aislante y lo enrollamos en forma de espiral, habremos creado un selenoide con núcleo de aire. Si a ese selenoide le aplicamos una tensión o voltaje, desde el mismo momento que la corriente comienza a fluir por las espiras de alambre de cobre, creará un campo magnético más intenso que el que se origina en el conductor normal de un circuito eléctrico cualquiera cuando se encuentra extendido, sin formar espiras. Después si a esa misma bobina con núcleo de aire le introducimos un trozo de metal como el hierro, ese núcleo, ahora metálico, provocará que se intensifique el campo magnético y actuará como un imán eléctrico (electroimán), con el que podrá atraer diferentes objetos metálicos durante todo el tiempo que la corriente eléctrica se mantenga circulando o las espiras del enrollado de alambre de cobre.
Cuando el flujo de corriente se
interrumpe, el magnetismo deberá desaparecer de inmediato, así como el efecto de atracción magnética que ejerce el núcleo a otros metales. Cuando no sucede así, queda lo que se denomina “magnetismo remanente” por un tiempo más o
menos prolongado después de haberse interrumpido el suministro de corriente eléctrica.
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
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Cuando movemos un imán, permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espir as de la bobina, producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento. Si al circuito de esta bobina (A), le conectamos una segunda bobina a modo de carga eléctrica, la corriente al circular por esta otra bobina crea a su alrededor un “campo electromagnético” capaz de inducir, a su vez, corriente eléctrica en una
tercera bobina. El campo magnético del imán en movimiento dentro de la bobina selenoide, provoca que, por “inducción magnética”, se genera una corriente eléctrica o fuerza
electromotriz (FEM) en esta bobina. Si instalamos al circuito una segunda bobina, la corriente eléctrica que comenzará a circular por sus espiras, creará un “campo electromagnético” a su alrededor, capaz de inducir a su vez, pero ahora por
inducción electromagnética: una corriente eléctrica o fuerza electromotriz en otra bobina. La existencia de la corriente eléctrica que circulará por esta tercera bobina se podrá comprobar con la ayuda de un galvanómetro conectado al circuito de esta última bobina.
FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
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Es la interacción de los campos eléctricos y magnéticos, cuando una carga eléctrica está en reposo, el campo que crea es un campo eléctrico, si la carga se mueve, genera además un campo magnético, por una cuestión de simetría natural, cuando un campo magnético se mueve, genera un campo eléctrico, una vez que se produce, se automantiene, esto es lo que llamamos luz (un fenómeno estrictamente electromagnético). Algunos ejemplos son: 1. La brújula 2. Las auroras polares 3. El telégrafo 4. El cinescopio de un televisor 5. Descargas eléctricas
FENÓMENOS DE INDUCCIÓN
El fenómeno de inducción electromagnética es fundamental, ya que mediante este fenómeno se puede obtener energía eléctrica a partir de energía mecánica, que es la base de funcionamiento de un generador eléctrico. Por esta razón es importante el estudio, comprobación experimental de este fenómeno.
LEY DE FARADAY
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La ley de inducción electromagnética 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 en el circuito como borde.
Donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha. Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad.
LEY DE LENZ
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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. Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico Heinrich Lenz, quien la formuló en el año 1834. En un contexto más general que el usado por Lenz, se conoce que dicha ley es una consecuencia más del principio de conservación de la energía aplicado a la energía del campo electromagnético. El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por:
Donde: = Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb). = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T). = Superficie definida por el conductor. = Ángulo que forman el vector
perpendicular a la superficie definida por
el conductor y la dirección del campo. Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:
A su vez, el valor del flujo puede variar debido a un cambio en el valor del campo magnético:
APLICACIONES PRÁCTICAS
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Hay muchos ejemplos de la aplicación de electromagnetismo, un ejemplo son los generadores que transforman la energía mecánica en eléctrica, los transformadores que elevan el nivel de tensión para su transporte o los que reducen su tensión para que podamos usarla en nuestros hogares, funcionan gracias a la inducción electromagnética. Otro ejemplo son los motores eléctricos, las telecomunicaciones actuales y no solo la telefonía e internet, la televisión y las distintas transmisiones radiofónicas, tanto las de radio, como las de servicio de emergencia entre otras. Los GPS, los sistemas antirrobo de los centros comerciales y tiendas también están basados en los campos electromagnéticos que se establecen entre los dos arcos del sistema.
EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE
En esta investigación aprendí, como el mag netismo y la electroestática funcionan cuando interactúan entre sí (se unen), cuales son las aplicaciones más comunes que hay en nuestro alrededor, y las formas de medición que existen. Vimos cómo se puede medir y como crear energía electromagnética, así también las consecuencias que esta puede generar. Vimos como con solo alambre desnudo recubierto de aislante, se puede crear una bobina a través de un conjunto de espiras.
APOYO BIBLIOGRÁFICO
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www.asifunciona.com
www.fisica.net.com.ar
es.wikipedia.org/wiki/ley_de_lenz
Teoría Electromagnética, William H. Hayt, Jr, John A. Buck. Ed. Mc. Graw Hill
Análisis de circuitos en Ingeniería. William Hayt. R.C. Hibbeler.
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