1. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA TRABAJO ELABORADO POR: KARLA ACOSTA GARCÍA LILIANA ÁVILA GARCÍA LUCÍA GUADALUPE BOLAÑOS ÁLVAREZ JAVIER CANO RAMÍREZ JESSICA IBARRA
2. ÍNDICE 4.3 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 Faradayy 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
3. ANTECEDENTES El 21 de julio de 1820, el Profesor de Física de la Universidad de Copenhague Hans Christian Oersted publicó los resultados de un experimento por él realizado: colocó la aguja de una brújula en posición paralela a un alambre recto por el que circulaba corriente eléctrica. Observó que al conectar el interruptor del circuito la aguja se desviaba un ángulo de 900 en un sentido y al desconectarlo, el giro se producía en sentido inverso. Con este experimento se mostró por primera vez la existencia de una relación entre la electricidad y el magnetismo.
4. André Marié Ampere La noticia sobre el experimento realizado por Oersted fue difundido ampliamente en las universidades europeas. Una vez reproducido el experimento de Oersted, se realizan otros y es así como el 22 de septiembre de 1820 se anuncia el descubrimiento del electroimán. En septiembre de 1820 el notable físico matemático francés André-Marié Ampere se entera del descubrimiento hecho por Oersted, profundiza en el estudio sobre la relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos observado y los explica y fundamenta teórica y experimentalmente. Una de sus conclusiones fue: si por dos alambres rectos paralelos circula corriente eléctrica en el mismo sentido, estos se atraen, en cambio si los sentidos son opuestos, los alambres se repelen. Las investigaciones realizadas lo condujeron a plantear la hipótesis: el magnetismo es el resultado de la existencia minúsculas corrientes eléctricas moleculares.
5. André Marié Ampere En 1825, Ampere deduce la ley que relaciona a la corriente eléctrica con el campo magnético que genera. Para el caso particular del campo magnético ( B ) generado por la corriente eléctrica ( I ) que circula por un alambre recto, la expresión matemática que resulta es: B = μ0 I/(2πr), Siendo μ0 la permeabilidad magnética del vacío con un valor de 4π x 107T.m/A. La distancia entre el alambre y el punto donde se mide el campo magnético se indica por r. En 1826 Ampere publica la obra titula: “Teoría matemática de los fenómenos electrodinámicos, únicamente deducida de la experiencia”. Por todo el trabajo teórico y matemático realizado a Ampere se le considera el padre del electromagnetismo. En 1873, el notable científico James Clerk Maxwell, dijo que Ampere es el Newton de la electricidad.
7. Campo magnético El espacio que rodea a un imán en el cual se manifiesta la fuerza de atracción o de repulsión magnética recibe el nombre de campo magnético. Un campo magnético es una magnitud vectorial por lo que debe tener, magnitud y dirección. La dirección se indica por la orientación del polo norte de una brújula en un lugar del espacio que rodea al imán o conductor de corriente y la magnitud depende de la intensidad dela fuerza que actúa sobre la aguja Para visualizar la dirección del campo magnético en un imán se esparce limadura de hierro en sus alrededores y se observa las líneas que se forman, que generalmente salen del polo norte y entran por el polo sur. Las líneas formadas se conocen con el nombre de líneas de campo magnético.
9. Campo magnético terrestre Debido a la orientación de los polos de un imán en la superficie terrestre, se considera que la Tierra posee un imán gigantesco en su centro, producido por la corriente eléctrica en la parte líquida de su núcleo. Esta hipótesis fue planteada por primeara vez por el físico y médico inglés William Gilbert.
10. Fuerza sobre una partícula con carga eléctrica Cuando una partícula con carga eléctrica se mueve en el interior de un campo magnético será desviada debido a la presencia de una fuerza magnética. La magnitud de esta fuerza (F) es directamente proporcional al producto de la magnitud e la carga (q), la magnitud de la velocidad ( ), la magnitud del campo magnético (B) y el coseno del ángulo formado por la dirección del campo magnético y la velocidad. La expresión matemática que establece lo anterior es: F = q V B senθ
11. Fuerza magnética en un conductor rectilíneo La magnitud de la fuerza magnética sobre un alambre conductor se obtiene aplicando la expresión: F= IBL sen θ Cuando L es perpendicular a la dirección del campo magnético, la fuerza magnética es máxima y su valor se encuentra aplicando la ecuación: F = ILB. La dirección de la fuerza magnética se encuentra aplicando la regla de la mano derecha si se considera el sentido convencional de la corriente. En este caso el dedo pulgar apunta en la dirección de la corriente eléctrica.
12. Torca sobre una espira Al colocar una espira de forma rectangular dentro de un campo magnético, si se hace circular corriente eléctrica por esta, se ejercerán fuerzas magnéticas sobre cada una de las secciones de alambres que forman el rectángulo, perpendiculares a la dirección del campo magnético, originando un movimiento rotacional. La magnitud de la torca o momento de fuerza (τ) que causa el movimiento rotacional, puede calcularse mediante la ecuación: τ = NBIA sen θ. I es la intensidad de corriente eléctrica, B es la magnitud del campo magnético, N es el número de espiras y A es el área comprendida por los lados de la espira.
13. Motor eléctrico Un motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Por lo que al hacer girar una bobina de N vueltas, por la que circula corriente eléctrica, dentro de un campo magnético se obtiene un movimiento rotacional de dicha bobina, es decir la energía eléctrica transportada por la corriente eléctrica se transforma en energía mecánica, que es el movimiento rotacional resultante. Los motores se clasifican en: a) Motores de corriente alterna b) Motores de corriente directa.
