Circuitos Elctronicos

CIRCUITOS MAGNÉTICOS

4.1 Generalidades

Una corriente circulando por un conductor de gran longitud, genera alrededor del mismo

un campo magnético, cuyas líneas de fuerza describen círculos concéntricos según se observa en

la figura 4.1.

Líneas de campo

magnético

Conductor

Sentido de

Circulación de la corriente

Corriente

entrante

Corriente

saliente

Figura 4.1 Generación de un campo magnético, debido a la corriente

circulando en un conductor

En la figura puede observarse, que si la corriente es entrante las líneas de campo magnético tienen un sentido horario, en cambio si la corriente es saliente, el sentido es antihorario.

El valor de la intensidad de campo magnético, en un punto que se encuentre a una distancia "r" del conductor está dado por la siguiente expresión:

I

H  

2    r

Donde

I : Intensidad de corriente [A]

H: Intensidad de campo magnético [A/m]

r : Distancia hasta el punto en cuestión [m]

Ing. J. Álvarez 12/09 72

CIRCUITOS MAGNÉTICOS

I

H

r

Plano perpendicular al

eje del conductor

Figura 4.2 Intensidad de campo magnético originado por la corriente en un conductor

 H  dl  INETA

Ley de Ampere

La misma establece, que la integral de la intensidad de campo magnético "H", alrededor

de una trayectoria cerrada, es igual a la corriente encerrada por esa trayectoria.

En la figura 4.3 se muestra un conductor de gran longitud, siendo la trayectoria un círculo d

Siendo :

H el vector

de intensidad

de campo

magnético

[A/m]

dl el elemento

diferencia

l a lo largo de la trayectori

a de integració

n [m]

I corriente

que concatena

[A ]

Radio de la

trayectoria (r) Conductor

Intensidad de campo

magnético (H)

Corriente (I)

Figura 4.3 Esquema de la trayectoria de la intensidad de campo magnético

debido a la corriente por un conductor

Como la trayectoria es un círculo de radio "r", la longitud de la misma es: 2. . r con lo que nos queda:

 H  dl  H  2    r

H  2    r  I 

H  I

2    r

En el caso de que la trayectoria abarque más de un conductor, como es el caso de una

bobina, según se muestra en la figura 4.4

Ing. J. Álvarez 12/09 73

CIRCUITOS MAGNÉTICOS

H

H I

Norte Sur

H I

H

Figura 4.4 Campo magnético originado por una bobina

 H  dl  N I

El producto N.I se llama Fuerza magnetomotriz (Fmm). El sentido de las líneas de campo

magnético están definidas por el sentido de la corriente, y definiremos como polo "norte", la región por la que salen las líneas de campo magnético y polo "sur", aquel por el que entran.

Si la intensidad del campo magnético es constante a lo largo del circuito magnético, y además tiene la dirección del diferencial de la trayectoria se cumple:

H.L = N. i

Flujo magnético

Definimos como flujo magnético, la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie.

  S B  dS

Siendo:  : Flujo magnético en Weber [Wb]

B : Densidad de flujo magnético (Inducción magnética), en Tesla [T]

dS : Diferencial de superficie [m2]

El flujo magnético que entra en una superficie cerrada, es igual a la que sale o sea:

S B  dS  0

La relación entre la intensidad de campo magnético "H" y la densidad de flujo magnético

"B", es una propiedad del material en el que existe el campo y la relación está dada por:

B =  H

Siendo  la permeabilidad del material [T.m/A]

 se puede expresar en relación con la permeabilidad del vacío o del aire:

 = 0. r

r : permeabilidad relativa del material

0: permeabilidad del vacío cuyo valor es 4  10

Ing. J. Álvarez 12/09 74

CIRCUITOS MAGNÉTICOS

Ley de Faraday

Cuando una o varias espiras son atravesadas por un flujo magnético variable en el tiempo

(), entre sus extremos se induce una fuerza electromotriz, cuyo valor está dado por la siguiente expresión:

d

e  N

dt

Este efecto se logra teniendo un flujo magnético variable en el tiempo y una espira en

reposo, o bien un flujo magnético constante y una espira en movimiento de acuerdo a los siguientes esquemas

Flujo magnético

variable en el tiempo

Espira en reposo

Flujo

magnético constante

Espira en movimiento

Figura 4.5 Generación de fuerzas electromotrices por inducción

En ambos casos el flujo magnético concatenado por la espira es variable en el tiempo.

El signo o

...