INTRODUCCION ELECTROMAGNETICA

LEY DE FARADAY

Faraday descubrió que cuando un conductor corta las líneas de flujo magnético, se produce una fem entre los extremos de dicho conductor.
1.- el movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético induce una fem en el conductor.
2.- la dirección de la fem inducida depende de la dirección del movimiento del conductor respecto al campo.
3.- la magnitud de la fem es directamente proporcional a la rapidez con la que el conductor corta las líneas de flujo magnético.
4.- la magnitud de la fem es directamente proporcional al número de espiras del conductor que cruza las líneas de flujo.
Para calcular la fem inducida en una bobina de N espiras es:
12 ε =-N∆ϕ∆t' type="#_x0000_t75">


Donde 12ε' type="#_x0000_t75"> = fem medida incluida
12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = cambio en el flujo magnético durante un espacio de tiempo 12∆t' type="#_x0000_t75">.

Un flujo magnético que cambia con una rapidez de un weber por segundo inducirá una fem de 1 volt por cada espira del conductor.

Un cambio en el flujo 12 Ï•' type="#_x0000_t75"> puede expresarse principalmente en dos formas:

1.- Al cambiar la densidad de flujo B a través de una espira.

12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = ( 12∆' type="#_x0000_t75"> B) A


2.- Al cambiar el area efectiva A en un campo magnético de densidad de flujo B constante:


12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = B(A)



FEM INDUCIDA POR UN CONDUCTOR EN MOVIMIENTO


El flujo magnético que penetra la espira aumenta a medida que el área de la espira aumenta. Se induce una fem en el conductor en movimiento, y circula una corriente por la espira. Recordando que una carga en movimiento en un campo magnético experimenta una fuerza que se calcula con esta expresión:
F = qvB

La fem inducida en un conductor de longitud L se mueve con una velocidad v perpendicular a un campo magnético B. El trabajo por unidad de carga representa la fem inducida, expresada por:
12 ε= tabajoq= FLq=qvBLq ' type="#_x0000_t75">
= BLv
Si la velocidad v del alambre en movimiento tiene una dirección que forma un ángulo 12θ' type="#_x0000_t75"> con el campo B es necesaria una formar más general para la ecuación anterior:
12ε=BLvsinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.1)
LEY DE LENZ


Ley de Lenz: Una corriente inducida fluirá en una dirección tal que por medio de su campo magnético se opondrá al movimiento dl campo magnético que le produce.
Regla de la mano derecha para determinar la dirección de la corriente inducida. Está regla también se conoce como la regla de Fleming.
Regla de Fleming: si el pulgar, el dedo índice y el dedo medio de la mano derecha se colocan en ángulo recto entre sí, apuntando con el pulgar en dirección en que se mueve el conductor, y apuntando con el índice en la dirección del campo (N a S), el dedo medio apuntará en la dirección convencional de la corriente inducida.

EL GENERADOR DE CA


Un generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica. La construcción de un generador simple básicamente está formado por tres componentes: un imán inductor, una armadura y anillos colectores con escobillas. El inductor puede ser un imán permanente o un electro imán.
La energía mecánica se suministra al generador al girar la armadura en el campo magnético. La energía eléctrica se genera en forma de una corriente inducida.
La dirección de la corriente inducida debe obedecer la regla de Fleming de movimiento flujo-corriente.
Si la espira gira en un círculo de radio r, la velocidad instantánea v se puede determinar por medio de esta ecuación:
12v =ωr' type="#_x0000_t75">
Donde 12ω' type="#_x0000_t75"> es la velocidad angular en radianes por segundo. Al sustituir en la ecuación (31.1) se obtiene la fem instantánea
12ε =BLωrsinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.2)
La fem instantánea total es igual al doble del valor obtenido mediante la ecuación (31.2) por lo tanto
12εinst =2BLωr sinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.3)
Pero el área A de la espira es
A = L 12×2r' type="#_x0000_t75">
Y la ecuación (31.3) puede simplificarse más:
12εinst =NBAωsinθ' type="#_x0000_t75">
Esta ecuación pasada expresa un importante principio relacionado con el estudio de las corrientes alternas:
Si la armadura gira con la velocidad angular constante en un campo magnético constante, la magnitud de la fem inducida varía en forma sinusoidal respecto al tiempo.
La unidad para la frecuencia en el SI es el hertz (Hz), que se define como un ciclo por segundo.
12 1 Hz = ciclo/s = 1 s-1' type="#_x0000_t75">
Por lo tanto, una corriente alterna de 60 ciclos por segundo tiene una frecuencia de 60 Hz.

EL GENERADOR DE CC

Un generador simple de ca puede convertirse en un generador de cc reemplazando los anillos colectores por un conmutador de anillo partido.
El generador de cc, en un momento de torsión externo origina una corriente eléctrica. El conmutador invierte las conexiones de las escobillas dos veces por cada revolución.
La fem está siempre en la dirección positiva, pero se eleva a una valor máximo y después decae a cero dos veces por cada giro completo. Los generadores de cc de uso cotidiano se diseñan con numerosas bobinas colocadas en varios planos, de tal forma que la fem producida es mayor y casi constante.

FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ EN UN MOTOR

En un motor eléctrico, un momento de torsión magnético ase que una espira, por donde fluye la corriente, gire en un campo magnético constante.
Cualquier motor es al mismo tiempo un generador.
La ley de Lenz , una fem inducida de ese tipo debe oponerse ala corriente que se le da al motor. A la fem inducida en un motor se le llama fuerza contraelectromotriz.
El efecto de una fuerza contraelectromotriz es reducir el voltaje neto que se suministra a las bobinas de la armadura del motor.
El voltaje neto que se suministra a las bobinas de la armadura es igual al voltaje aplicado V menos el voltaje incluido Eb.

VOLTAJE APLICADO – VOLTAJE INDUCIDO = VOLTAJE NETO
L a Ley de Ohm nos dice que, el voltaje neto a través de las bobinas de la armadura es igual al producto de la resistencia R de la bobina por la corriente I
V - Eb = IB

La corriente que fluye por un circuito que incluye un motor está determinada por la magnitud de la fuerza contraelectromotriz.
La magnitud de esta fem inducida depende de la velocidad de rotación de la armadura.

El incremento del voltaje neto da como resultado una mayor corriente en el circuito y puede causar un sobrecalentamiento del motor e incluso provocar que èste se queme.

TIPOS DE MOTORES

Los Motores de cc se clasifican de acuerdo a la forma en que se están conectadas las bobinas y la armadura.
Cuando las bobinas de la armadura se conectan en serie se dice que el motor esta en serie. Este tipo de motor suministra corriente, energía tanto al devanado del campo como al de la armadura.
Cuando la armadura gira lentamente, la fuera contraelectromotriz es pequeña y la corriente es grande. En consecuencia, se desarrolla un gran momento de torsión a bajas velocidades.En un motor devanado en derivación, el devanado del campo y el de la armadura están conectados en paralelo. El voltaje total se aplica a través de ambos devanados. La principal ventaja es que crea un momento de torsión más constante para un amplio intervalo de velocidades. El momento de torsión inicial es generalmente menor que el necesario para un motor similar devanado en serie. En algunas ocasiones el devanado del campo esta dividido en dos partes, una de las cuales se conecta en serie con la armadura y la otra en paralelo, se llama motor compuesto.

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