INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA TRABAJO ELABORADO

POR:

KARLA ACOSTA GARCÍA

LILIANA ÁVILA GARCÍA

LUCÍA GUADALUPE BOLAÑOS ÁLVAREZ

JAVIER CANO RAMÍREZ

JESSICA IBARRA

ÍNDICE4.3 CAMPO MAGNÉTICO 4.3.1. Causas y características del

magnetismo 4.3.2. Dominios magnéticos 4.3.3. Campo magnético

terrestre 4.3.4. Corriente eléctrica y

campo magnético 4.3.4. Fuerza magnética y cargas

eléctricas 4.3.5. Transformación de energía

eléctrica en energía mecánica

4.3.6. Transformación de energía eléctrica en energía mecánica

4.4. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

4.4.1. Experimentos de Michael Faraday y Joseph Henry

4.4.2. Ley de inducción de Faraday

4.4.3. Ley de Lenz 4.4.4. Transformación de energía

mecánica en energía eléctrica 4.4.5 Generadores eléctricos

ANTECEDENTES

El 21 de julio de 1820, el Profesor deFísica de la Universidad de CopenhagueHans Christian Oersted publicó losresultados de un experimento porél realizado: colocó la aguja de unabrújula en posición paralela a unalambre recto por el que circulabacorriente eléctrica. Observó que alconectar el interruptor del circuito laaguja se desviaba un ángulo de 900 en unsentido y al desconectarlo, el giro seproducía en sentido inverso.

Con este experimento se mostró porprimera vez la existencia de una relaciónentre la electricidad y el magnetismo.

André Marié Ampere La noticia sobre el experimento realizado por Oersted fue

difundido ampliamente en las universidades europeas. Una vezreproducido el experimento de Oersted, se realizan otros y es asícomo el 22 de septiembre de 1820 se anuncia el descubrimientodel electroimán. En septiembre de 1820 el notable físicomatemático francés André-Marié Ampere se enteradel descubrimiento hecho por Oersted, profundiza en elestudio sobre la relación entre los fenómenos eléctricos ymagnéticos observado y los explica y fundamenta teórica yexperimentalmente. Una de sus conclusiones fue: si por dosalambres rectos paralelos circula corriente eléctrica en el mismosentido, estos se atraen, en cambio si los sentidos sonopuestos, los alambres se repelen. Las investigacionesrealizadas lo condujeron a plantear la hipótesis: el magnetismoes el resultado de la existencia minúsculas corrientes eléctricasmoleculares.

André Marié Ampere En 1825, Ampere deduce la ley que relaciona a la corriente

eléctrica con el campo magnético que genera. Para el casoparticular del campo magnético ( B ) generado por la corrienteeléctrica ( I ) que circula por un alambre recto, la expresiónmatemática que resulta es:

B = μ0 I/(2πr), Siendo μ0 la permeabilidad magnética del vacío con un valor de

4π x 107 T.m/A. La distancia entre el alambre y el punto donde semide el campo magnético se indica por r.

En 1826 Ampere publica la obra titula: “Teoría matemática de losfenómenos electrodinámicos, únicamente deducida de laexperiencia”.

Por todo el trabajo teórico y matemático realizado a Ampere se leconsidera el padre del electromagnetismo. En 1873, el notablecientífico James Clerk Maxwell, dijo que Ampere es el Newton dela electricidad.

André Marié Ampere

Campo magnéticoEl espacio que rodea a un imán en el cual se manifiesta la

fuerza de atracción o de repulsión magnética recibe elnombre de campomagnético.

Un campo magnético es una magnitud vectorial por loque debe tener, magnitud y dirección. La dirección seindica por la orientación del polo norte de una brújula enun lugar del espacio que rodea al imán o conductor decorriente y la magnitud depende de la intensidad delafuerza que actúa sobre la aguja

Para visualizar la dirección del campo magnético en unimán se esparce limadura de hierro en sus alrededores yse observa las líneas que se forman, que generalmentesalen del polo norte y entran por el polo sur. Las líneasformadas se conocen con el nombre de líneas de campomagnético.

Campo magnético

Campo magnético terrestre Debido a la orientación de

los polos de un imán en lasuperficie terrestre, seconsidera que la Tierraposee un imán gigantescoen su centro, producidopor la corriente eléctrica enla parte líquida de sunúcleo. Esta hipótesis fueplanteada por primeara vezpor el físico y médicoinglés William Gilbert.

Fuerza sobre una partícula con carga eléctrica

Cuando una partícula con cargaeléctrica se mueve en el interior de uncampo magnético será desviadadebido a la presencia de una fuerzamagnética. La magnitud de esta fuerza(F) es directamente proporcional alproducto de la magnitud e la carga(q), la magnitud de la velocidad ( ), lamagnitud del campo magnético (B) yel coseno del ángulo formado por ladirección del campo magnético y lavelocidad. La expresión matemáticaque establece lo anterior es:

F = q V B sen θ

Fuerza magnética en un conductor rectilíneo

La magnitud de la fuerza magnética sobreun alambre conductor se obtieneaplicando la expresión:

F= IBL sen θ Cuando L es perpendicular a la dirección

del campo magnético, la fuerza magnéticaes máxima y su valor se encuentraaplicando la ecuación: F = ILB.

La dirección de la fuerza magnética seencuentra aplicando la regla de la manoderecha si se considera el sentidoconvencional de la corriente. En este casoel dedo pulgar apunta en la dirección de lacorriente eléctrica.

Torca sobre una espira Al colocar una espira de forma rectangular

dentro de un campo magnético, si se hacecircular corriente eléctrica por esta, seejercerán fuerzas magnéticas sobre cada unade las secciones de alambres que forman elrectángulo, perpendiculares a la dirección delcampo magnético, originando un movimientorotacional.

La magnitud de la torca o momento de fuerza(τ) que causa el movimiento rotacional, puedecalcularse mediante la ecuación:

τ = NBIAsen θ.

I es la intensidad de corriente eléctrica, B es lamagnitud del campo magnético, N es elnúmero de espiras y A es el área comprendidapor los lados de la espira.

Motor eléctrico Un motor eléctrico es un dispositivo

que transforma la energía eléctricaen energía mecánica. Por lo que alhacer girar una bobina de Nvueltas, por la que circula corrienteeléctrica, dentro de un campomagnético se obtiene unmovimiento rotacional de dichabobina, es decir la energía eléctricatransportada por la corrienteeléctrica se transforma en energíamecánica, que es el movimientorotacional resultante.

Los motores se clasifican en: a) Motores de corriente alterna b) Motores de corriente directa.