FENMENOS DE INDUCCINUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRAFACULTAD DE INGENIERIA Y ADMINISTRACION DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS PROFESOR CARLOS SEGUNDO PITRE ANDRADE

Flujo de campo magnticoCampo elctrico - Campo magntico (variables) = [Weber]= [Tm2 ]

*Induccin de la Corriente Elctrica Experiencias de Faraday Si acercamos el imn a la bobina, aparece en ella una corriente inducida durante el movimiento del imn El sentido de la corriente inducida en la bobina se invierte si alejamos el imn. Con la bobina y el imn fijos no observamos corriente inducida alguna Se obtienen los mismos resultados si mantenemos fijo el imn y movemos la bobina Esto demuestra que la induccin de corriente elctrica en un circuito es debida a campos magnticos variables.

Ley de FaradayLa variacin del flujo a travs de unasuperficie limitada por conductoresgenera una circulacin de campoelctrico en este conductorSe crea una fuerza electromotrizinducida

Cambios del flujo del campo magntico genera Corrientes inducidasLa induccin electromagntica consiste en la aparicin de una corriente elctrica en un circuito cuando vara el nmero de lneas de flujo magntico que lo atraviesan

EL SIGO EN LA LEY DE FARADAY REPRESENTA LA LLAMADA LEY DE LENZLey de LenzLa fem y la corrientes inducidas tienen la direccin y sentido tal que se oponen a la variacin que las produce.La intensidad inducida se opone a la variacin del flujo de B

*Ejemplos 1UNA BARRA DE MASA M Y LONGITUD L SE MUEVE SOBRE DOS RIELES PARALELOS SIN FRICCION EN PRESENCIA DE UN CAMPO MAGNETICOUNIFORME DIRIGIDO HACIA ADENTRO DEL PAPEL (FIG). A LA BARRA SE LEDA UNA VELOCIDAD INICIAL Vo HACIA LA DERECHA Y SE SUELTA. DETERMINELA VELOCIDAD DE LA BARRA COMO UNA FUANCION DEL TIEMPO.UNA BOBINA CIRCULAR DE 30 VUELTAS, 4cm DE RADIO Y 1 DE RESISTENCIA SE PONE EN UN CAMPO MAGNETICO DIRIGIDOPERPENDICULARMENTE AL PLANO DE LA BOBINA. LA MAGNITUD DEL CAMPO MAGNETIICO VARIA EN EL TIEMPO DE ACUERDO CON LA EXPRESION DONDE t ESTA EN SEGUNDOS Y

B EN TESLAS. CALCULE LA FEM INDUCIDA EN LA BOBINA EN t = 5sEjemplos 2

Experiencia de HenryEl fsico norteamericano J.Henry descubri en 1831 de forma simultnea e independiente a Faraday, el fenmeno de la induccin electromagntica.+++Sobre los electrones libres del conductor acta una fuerza magntica, que produce una separacin de las cargas.La separacin de las cargas cesar cuando la fuerza magntica que acta sobre los electrones quede compensada por la fuerza elctrica que se opone a tal separacin:Por qu?Este campo elctrico E inducido genera entre los extremos del conductor una diferencia de potencial o fem dada por:Esta fuerza electromotriz se mantiene slo mientras el conductor se mueve dentro del campo magntico.

*Aplicaciones de la induccin electromagnticaAntes del descubrimiento de la induccin electromagntica, la nica fuente de energa elctrica era la batera, como la pila del Volta o la de Daniell, que producan electricidad cara y en pequeas cantidades.2.1. Generadores elctricosUn generador elctrico es cualquier dispositivo que transforma una determinada forma de energa (mecnica, qumica,.) en energa elctrica.SNSi el generador produce corriente continua es una dinamo y si la corriente es alterna, un alternador.Al girar la espira con velocidad , va variando el flujo magntico que la atraviesa: Aplicando la ley de Faraday-Lenz, calculamos la fem inducida:Si ponemos N espiras:La fem mxima es:

* AutoinduccinBobinacontracorrienteextracorrienteCierre del circuitoRgimen estacionario Apertura del circuitoAl cerrar el circuito , la intensidad de corriente tarda un cierto tiempo en alcanzar su valor estacionario I y el flujo magntico a travs de la bobina vara en este tiempo desde cero hasta su valor mximo. En consecuencia, se autoinduce una fuerza electromotriz (llamada fuerza contraelectromotriz) que se opone al aumento instantneo de la intensidad en el circuito. En esta fase existe una contracorriente de sentido contrario a la corriente que suministra la pila.BobinaAl abrir el circuito, la intensidad tarda un cierto tiempo en anularse. En este caso, la fuerza electromotriz autoinducida se opone a que la intensidad caiga a cero de forma instantnea. En esta fase existe una extracorriente en el mismo sentido que la corriente que suministraba la pila.

Autoinduccin La fuerza electromotriz autoinducida depende de la variacin de flujo magntico que atraviesa el propio circuito.El flujo magntico en el circuito es porporcional a la intensidad de corriente I que lo recorre:La constante de proporcionalidad L recibe el nombre de coeficiente de autoinduccin o inductancia de la bobina y depende de las caractersticas fsicas del circuito: del tipo de material y de la forma geomtrica.Al variar la corriente I , se produce una variacin del flujo:Aplicando la ley de Fararday-Lenz, obtendramos la fem autoinducida:La unidad de inductancia en el S.I. es el henrio (H) en honor de J.Henry.

* Induccin mutua. TransformadoresPrimarioSecundarioV1V2Vimos en las experiencias de Faraday, que al variar la corriente en un circuito, produca una variacin del flujo magntico que atraviesa una bobina o circuito prximo.N2N1Relacin de transformacin:

EFECTO DE INSERCION DE MATERIAL DE ALTA PERMEABILIDAD DENTRO DE UN SOLENOIDESOLENOIDE SOLENOIDE CON NUCLEO

EL ELECTROMAGNETO ES UN IMAN MILES DE VECES MAS PODEROSOQUE EL SOLENOIDE BASICO DEBIDO A QUE LA PERMEABILIDAD MAGNETICADEL MATERIAL INSERTADO ES MILES DE VECES MAYOR

USO PRACTICO DE ELECTROIMANES: LEVANTAR CARGAS

USO DE ELECTROIMAN PARA LEVITAR Y PROPULSAR TRENTREN MAGLEV-ALEMANIA DE VELOCIDAD MAXIMA DE 250mph Los Electroimanes del tren son atrados hacia arriba por los imanes inducidos fijos a los rieles. La fuerza magntica hacia arriba neutraliza el peso del tren. Hay tambin electroimanes puestos en los rieles que propulsan el tren y sirven tambin para frenarlo. Mediante el control de las corrientes en electroimanes se puede lograr que un polo opuesto en el riel est al frente del polo en el tren y un polo igual detrs; de esa forma cada electroimn en el tren es empujado hacia el frente. Si se invierten las polaridades se puede frenar tren

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