Electromagnetismo

Desarrollo histórico del electromagnetismo:

La parte de la física encargada de estudiar al conjunto de fenómenos que resultan de las acciones mutuas entre las corrientes eléctricas y el magnetismo se llama Electromagnetismo.

Su origen fue con el invento de la pila eléctrica realizado por Volt en 1800 tiempo después Oersted la reafirmo cuando de forma accidental empujo una brújula que se encontraba bajo un alambre conectado a una pila que conducía una corriente eléctrica directa y observo como la aguja realizaba un giro de 90° para colocarse perpendicularmente al alambre; con esto se demostró que se generaba alrededor un campo magnético.

Ampere descubrió que el campo magnético podía intensificarse al enrollar el alambre conductor en forma de bobina, esto ayudo a que Joseph Henry realizara un descubrimiento recubriendo con un material aislante los alambres y los enrollo alrededor de una barra de hierro en forma de U. Luego los conecto a una batería y observo que la corriente eléctrica magnetizaba el hierro. Había descubierto el “Electroimán”.

Descubrimientos e inventos

-En 1821 Michael Faraday construyo el primer motor experimental.

-Theophile Gramme construyo el primer generador eléctrico capaz de transformar la energía eléctrica.

-En1888 Nikola Tesla invento el motor de Inducción que funciona con corriente alterna.

-En 1873 James Maxwell manifestó la conexión entre los campos eléctrico y magnético, al señalar: un campo eléctrico variable crea un campo magnético y dio origen a la Teoría electromagnética

El efecto magnético de la corriente y la inducción electromagnética dio origen a un área muy importante de la Física llamada electromagnetismo. Al aplicar sus principios y leyes a escala industrial, se logró un avance tecnológico que es la electrificación.

Campo magnético producido por una corriente:

Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo. La dirección y el sentido del campo magnético alrededor de un conductor se determinan por la regla del tirabuzón. La misma consiste en imaginar un tirabuzón que avanza representando a la corriente. Para hacerlo debe moverse girando en un determinado sentido. Ese es el sentido del campo magnético alrededor del conductor.

Para calcular el campo magnético alrededor de conductores se utilizan la Ley de Ampere y la Ley de Biot-Savart.

Fuerza sobre cargas en movimiento dentro de un campo eléctrico:

Sobre una carga eléctrica en movimiento que atraviese un campo magnético aparece una fuerza denominada Fuerza Magnética. Ésta modifica la dirección de la velocidad, sin modificar su módulo. El sentido se calcula por la regla de la mano derecha (índice = velocidad, mayor = campo, pulgar = fuerza, formando 90 grados entre cada uno de los tres dedos). El sentido de la fuerza es para cargas positivas. Si las cargas son negativas el sentido es el opuesto al obtenido con la regla de la mano derecha.

Valor de la fuerza magnética

Fm = q v B sen θ

q = Valor de la carga

v = Velocidad

B = Campo magnético

θ = Angulo entre la velocidad y el campo

La inducción electromagnética

Cuando movemos un imán permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento.

Si al circuito de esa bobina (A) le conectamos una segunda bobina (B) a modo de carga eléctrica, la corriente al circular por esta otra bobina crea a su alrededor un “campo electromagnético”, capaz de inducir, a su vez, corriente eléctrica en una tercera bobina.

La inductancia

En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado:

La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.

El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.

Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través de la Tensión Eléctrica inducida en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:

Corriente alterna:

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinodal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

Circuitos de corriente alterna:

Circuitos de corriente alterna es una rama de la electrónica que permiten el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad

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