domingo, 12 de julio de 2009

NOCIONES DE ELECTROMAGNETISMO

NOCIONES DE ELECTROMAGNETISMO MAGNETISMO
Hemos definido la materia y la electricidad como elementos físicos, pero con una diferencia importante: la materia se puede constatar por su sola existencia pero la electricidad solo se verifica por sus efectos. Otro elemento físico que tiene cierta similitud con la electricidad es el magnetismo. La primer manifestación del magnetismo es la propiedad de algunas sustancias de atraer al hierro, estas sustancias se llaman Imanes, pueden ser naturales (piedra magnetita) o artificiales. Si se corta un imán en varias partes, cada una de ellas conserva las propiedades características del todo. Si se frota un trozo de hierro con un imán, el hierro adquiere magnetismo. Si el imán tiene forma de barra, o de herradura, las propiedades magnéticas se manifiestan en sus extremos que reciben el nombre de Polos. Estos polos tienen distintas características y se les llama polo Norte y polo Sur
Si se cuelga por medio de un hilo un imán con forma de barra uno de sus polos apunta al polo norte terrestre y recibe el nombre de polo norte del imán, el otro es el polo sur.
Si se tienen dos imanes se puede observar que los polos del mismo nombre se repelen, y que los polos de disrtinto nombre se atraen. De esta observación se infiere que en el polo norte terrestre hay un polo sur magnético y viceversa.
Una aplicación de este fenómeno es la Brújula.
CAMPO MAGNETICO
Una partícula de hierro puesta en las proximidades de un polo magnético queda sometida a la acción de una fuerza de atracción dirigida hacia el polo. Variando la posición de la partícula varía la fuerza que actua sobre ella, ya sea en dirección o en intensidad.
La región del espacio donde se manifiesta el efecto esta fuerza se llama Campo Magnético.
LINEAS DE FUERZA
Si colocamos una partícula de hierro dentro del campo magnético de un polo las fuerzas de atracción actuarán sobre ella y será atraida hacia el polo. La trayectoria seguida por la partícula es una línea que recibe el nombre de Línea de Fuerza.
Si se modifica la posición inicial de la partícula, la misma será atraida siguiendo otra línea de fuerza. Un campo magnético queda representado por el conjunto de sus líneas de fuerza, que salen del polo norte y se dirigen al polo sur del imán. La cantidad de estas líneas representa la Intensidad del campo magnético.
INDUCCION MAGNETICA
Si introducimos un material dentro de un campo magnético no se interrumpen las líneas de fuerza, ellas continuan dentro de la sustancia que hemos introducido pero puede cambiar su concentración.
La cantidad de líneas de fuerza que pasa por el elemento introducido se llama Inducción.
La Inducción puede ser igual a la Intensidad dentro de las sustancias conocidas como Indiferentes como el aire, los gases, la madera, el papel, etc, que dejan pasar a las líneas de fuerza como si fueran trasnparentes a ellas. Además de las sustancias indiferentes hay otras tres clases: Paramagnéticas son las que atraen algunas líneas de fuerza más de las que pasarían normalmente por ese lugar, ellas son el estaño, el platino, etc.
Ferromagnéticas son las que atraen fuertemente a muchas líneas de fuerza, son el hierro, el
níquel, el cobalto, etc.
Diamagnéticas son las que rechazan algunas líneas de fuerza, no permitiendo que pasen, son ejemplos el bronce, el bismuto.
ELECTROMAGNETISMO
Cerca de los conductores recorridos por corrientes eléctricas se producen fenómenos magnéticos, en efecto si se coloca una brújula cerca de un conductor por el que circula una corriente eléctrica se observará que la misma sufre una desviación.
Alrededor del conductor se forma un campo magnético cuyas líneas de fuerza están en planos
perpendiculares al conductor. Esta líneas de fuerza son circulares y giran en el mismo sentido que una tuerca que avanza en el sentido de la corriente.
SOLENOIDE
Si se arrolla un conductor sobre una forma cilíndrica se obtiene una Bobina o Solenoide.
Cuando se hace pasar una corriente eléctrica por el solenoide las líneas de fuerza de cada una de sus espiras se suman de tal modo que en el interior del solenoide se concatena un gran número de líneas de fuerza que lo recorren paralelamente a su eje longitudinal, al salir del solenoide se abren para dirigirse a su otro extremo, por el cual vuelven a entrar.
Si una tuerca imaginaria se mueve en el sentido del eje de la bobina, girando en el sentido que la corriente recorre las espiras de la bobina, saldrá por el polo norte del solenoide.
SOLENOIDE CON NUCLEO DE HIERRO
Si dentro del solenoide se coloca un cilindro de hierro, o de otro material ferromagnético, se produce un aumento de la intensidad de campo, es decir que la inducción magnética en el hierro será mayor que la intensidad de campo (si el hierro no estuviera) .
Si el cilindro de hierro no está colocado totalemte dentro del solenoide, al conectarse el mismo a una fuente de tensión la circulación de corriente resultante producirá un campo magnético que accionará sobre el hierro moviéndolo violentamente hacia el centro del núcleo.
Este es el principio del Tragante.
ELECTROIMAN
Las fuerzas del campo magnético se pueden aprovechar para construir imanes muy poderosos que se activan por la circulación de corriente eléctrica. Están formados por solenoides con núcleos de hierro cilíndricos, si son dos se unen por la parte superior, como una U invertida.
Los materiales a atraer serán ferromagnéticos y son atraídos de la misma manera que en el caso anterior cuando el núcleo de un solenoide no está totalmente dentro del solenoide
Este principio se utiliza en el Relays (Relé)
FUERZAS ELECTROMAGNETICAS
Si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se coloca dentro de una campo magnético se produce sobre el conductor una fuerza que tiende a moverlo.
SENTIDO DE DESPLAZAMIENTO
La fuerza actuante moverá al conductor en dirección perpendicular a las líneas de fuerza del campo. El sentido de ese movimiento se obtiene por medio de una regla práctica llamada de la mano izquierda: Si se coloca la mano de modo que reciba las líneas de fuerza en la palma, los cuatro dedos juntos (del meñique al índice) indican la dirección de la corriente eléctrica, y el pulgar (perpendicular al índice) indica la dirección en que se moverá el conductor.
DISCO DE BARLOW
Se trata de un disco metálico (conductor) que gira libremente sobre su eje. En su borde se coloca una escobilla metálica conductora. Un imán de herradura está colocado de tal modo que sus líneas de fuerza atraviesan al disco entre el eje y la escobilla. Si se hace circular corriente desde el eje del disco a la escobilla, esta pasará por el disco donde es atravesado por el campo magnético, y el disco girará.
CUPLA MOTORA
La rueda de Barlow es el origen de la idea para construir un dispositivo capaz de suministrar trabajo mediante la acción recíproca entre un campo magnético y la corriente eléctrica. Además el propio campo magnético puede ser producido por la electricidad en lugar de utilizar un imán.
Este es el principio del Motor Eléctrico.
INDUCCION ELECTROMAGNETICA
La experiencia enseña que las fuerzas electromagnéticas son fenómenos reversibles.
Introduciendo un conductor recorrido por corriente dentro de un campo magnético se obtiene una fuerza que mueve al conductor, tal como se explicó antes.
Y moviendo un conductor dentro de un campo magnético se obtiene en el mismo una tensión eléctrica. El sentido de la corriente que se induce dentro del conductor se determina por la regla de la mano derecha donde la palma de la mano recibe las líneas de fuerza, el pulgar indica la dirección del movimiento, y los dedos meñique al índice indican la dirección en que circula la corriente inducida. Este es el principio de la Dínamo y del Alternador.
INDUCCION MUTUA
Si se colocan dos bobinas una cerca de la otra y se hace circular corriente alterna por una de ellas se producirá un campo magnético alterno a su alrededor.
Este campo magnético cortará las espiras de la otra bobina.
Al ser alterno se obtiene el mismo efecto que si se moviera el conductor dentro de un campo fijo,
resultado de lo cual es la aparición dentro de la segunda bobina de una tensión inducida.
Este es el principio de funcionamiento del Transformador (la bobina de Alta es un tipo de transformador)