Transformadores

Hecho por : yazz bonilla


Un trasformador consta , en esencia , de dos bobinas arrolladas a un mismo nucleo de hierro. La bobina o arrollamiento donde se aplica la fem recibe el nombre de primario y la bobina en donde aparece ya trasformada se denomina secundaria




En los transformadores  comerciales el rendimeinto es muy elevado , lo que significa que se pierde poca energia en el proceso d transformacion
Esta propiedad de la trasformacion electrica explica el hecho de que la energia electrica se trasporte en lineas de alta tencion.

El trasporte de electricidad a baja intencidad reduce considerablemte las perdidas  en forma de calor ( efecto Joule ) a lo largo del trayecto que separa las centrales electricas de las ciudades

Induccion mutua y autoinducion

Hecho por : yazz bonilla



La induccion mutua es el fenomeno por el cual una corriente variable en un circuito induce una fem en otro .


La variacion de la intensidad de corriente en una bobina da lugar a un campo magnetico variable , el cual origina un flujo magnetico tambien variable que atraviesa la otra bobina e induce en ella de acuerdo con la ley faraday , una fem.

El fenomeno de la autoinduccion consiste en una induccion de la propia corriente sobre si misma





Una bobina aislada por la que circula una corriente variable puede considerarse atravesada por un flujo tambien variable debido a su propio campo magnetico , lo que da origen a un auto fem inducida

Generador y motor electrico

Hecho por : yazz bonilla


El generador electrico es el dispositivo que convierte la energia mecanica en energia electrica , mientras que el motor hace lo contrario : transforma la energia electrica en mecanica ; ambos utilizan la interaccion entre conductores de movimiento ( bobina) y campos magneticos.

La mayor cantida de energia electrica que se suministra hoy en dia se genera a partir de generadores electricos.



En el generador elemental existe una espiral de alambre que gira a traves de un campo magnetico , a la cual se le llama armadura , y se conecta a un circuito externo a traves de anillos deslizantes.

Los generadores de corriente directa se clasifican segun el metodo de exitacion empleado.
 

El generador de corriente alterna se le conoce como alternador ; cuenta con un iman que genera el campo magnetico ( inductor ) y una bobina en la que se induce la fem ( inducido )



Los´principios de funcionamiento del motor de corriente directa son muy similares ala de los generadores.

Los motores de corriente directa se clasifican en :

● De exitacion independiente

● De exitacion serie

●De derivacion

● De exitacion compuesta ( compund )

Considerando la ley de Lenz la fem inducida actua en contra del voltaje aplicado generando una fuerza contraelectromotriz que limita el flujo de la corriente de la armadura . Mientras mayor sea la velocidad del motor , mayor sera el cambio de flujo atravez de la bobina y por ende la fuerza electromotriz.

Un motor de corriente alterna esta constituido por un circuito magnetico y dos lectricos , uno colocado en la parte fija ( estator ) y otro en la parte movil ( rotor ).

Ley de Lenz

Hecho por : yazz bonilla



El descubrimiento hecho por el fisico ruso Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804 - 1865 ) , que expresa en la ley de Lenz : " La direccion de la fem inducida y por consiguiente el flujo de corriente , es tal que el campo magnetico formado se opone al movimiento que lo produce "

Cutnell propone un procedimiento para simplificar la comprencion de esta ley :

1.- Determina si el flujo magnetico que penetra una bobina aumenta o disminuye

2.- Encontrar cual debe ser la direccion del campo inducido de manera que se oponga al cambio de flujo

3.- Una vez encontrada la direccion del campo inducido se aplica la regla de la mano derecha para determinar la direccion de la corriente inducida , y con ello asignar la polaridad de la fem inducida ya que la corriente se dirige hacia afuera de la terminal positiva

Ley de Faraday

Hecho por : yazz bonilla

Tanto el cientifico ingles Michael Faraday  ( 1791 - 1878 ) como el norteamericano Joseph Henry ( 1797 - 1878 ) comparten el merito de haber descubierto la induccion eletromagnetica . Como menciona Hecht , Henry habia efectuado un experimento muy similar al de Faraday un año antes ; sin embargo , no publico su trabajo.

El flujo magnetico pasa a traves de una bobina que tiene N numero de vueltas , por lo tanto la fem inducida en dicha bobina durante un intervalo de tiempo es N veces el cambio de flujo  a traves de cada vuelta dividido entre ese tiempo . Este fenomeno se describe mediente la ley Faraday de la induccion magnetica y se determina con las siguiente formula :

EJEMPLO :

Considerando el ejmplo anterior determina el valor de la fem inducida si la magnitud del campo magnetico permanece constante cuando la bobina se encunetra perpenticularmente al campo durante 0.1 s

SOLUCION :

A partir de la lay de faraday , determinamos el valor de fem :

Induccion electromegnetica

se conoce como induccion electromagnetica al fenomeno de generar una fem inducida a partir de un campo magnetico . Para ello , debemos de tener en cuenta los siguiente : entre mas rapido cruce el conductor atraves del campo , mas vueltas existen en la bobina y mas intenso sea el campo magnetico , mayor sera la fem inducida y el flujo de corriente.

A partir del movimineto de la carga electrica a traves del campo magnetico se genera una fem , y para determinar su magnitud se debe considerar la intensidad del campo magnetico B , la longitud L  y la velocidad v con la que se mueve dicha barra respecto al campo magnetico , como se expresa en la siguiente formula :

 EJEMPLO :

Una barra con una longitud de 2 m se mueve a una velocidad de 3 m / s  en direccion perpenticular a un campo magnetico de 1 T . D etermina el valor de la fem producida por la barra. supóniendo que se halla conectada al sistema de una resistencia de 90 Ω , calcula la corriente inducida en el circuito , asi como la potencia electrica suministrada.

 SOLUCION :

Calculando la fem de movmiento tenemos :

considerando que la fem se calcula en voltios podemos aplicar la ley de Ohm para determinar el valor de la corriente :

recordaras que se menciono que la potencia electrica es el producto de la corriente y la diferencia de potencial , por lo tanto :

cuando el campo magnetico es constante , la fem producida es proporcional a la rapidez del cambio de area perpenticular atravesada; por lo tanto , cantidad de campo magnetico que atraviesa perpenticularmente un area se le conose como flujo magnetico , el cual tiene como unidad el weber ( Wb ) , en honor al fisico aleman Wilhelm Weber , el cual equivale a un tesla por metro cuadrado.

EJEMPLO :

Una bobina circular plana de 150 vueltas de alambre que tiene un area de 0.5 m ² , esta colocada en un campo magnetico  cosntante perpenticular de 0.3T. Determina el flujo magnetico cuando la bobina se encuentra a 0° , 45° , 60° y 90° con respecto a las lineas del campo magnetico .

SOLUCION :

Para los cuatro casos solicitados es posible calcular el flujo mediante la formula θ = BA cos θ :













El solenoide

El solenoide es un conjunto de espirales iguales ( bobinas ) , paralelas , de determinada longitud L y por las que se induce una corriente electrica . en el espectro magnetico del campo creado por un selenoide es parecido al d eun iman recto.

La magnitud del campo magnetico B en un punto cualquiera del interior de un selenoide depende del numero de espirales que lo forman . A mayor numero de las mismas se produce un campo magnetico mas intenso , el cual se calcula con la siguiente ecuacion :

En la ecuacion anterior , n representa el numero de vueltas N por unidad de longitud  L ( N / L )

EJEMPLO:

En un sistema de resonancia magnetica  . diseño para obtener mediciones de cuarpo completo de los pacientes de un hospital , se encuentra un selenoide , cuya longitud no es muy grande con respecto a su diametro . El campo magneticao producido por el mismo tiene un valor de 7 T , y atraves de el fluye una corriente de 200 A . Determina  el numero de vueltas por metro que tiene el solenoide .

SOLUCION:

A partir de la ecuacion 4 podemos despejar la variable , n , la cual es la relacion que existe entre el numero de vueltas N y la longitud L del solenoide , luego entonces :