FACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

INFORME

INTEGRANTES DE GRUPOCHUNGA CHIGNE EBERTH DIAZ LOPEZ NORMARIOS YBNEZ ALBERTROMERO RODRIGUEZ REBECAROMERO ROMN MELISSA ROCOPEREZ BAYLON OLENKA

DOCENTE:JARA VELEZ ROBERT WILLIAM

TEMACAMPO MAGNTICO

TRUJILLO PER2013

INTRODUCCINSi bien algunos efectos magnticos han sido conocidos desde la antigedad, como por ejemplo el poder de atraccin que sobre el hierro ejerce la magnetita, no fue sino hasta el siglo XIX cuando la relacin entre la electricidad y el magnetismo qued patente, pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo de lo que se conoce como electromagnetismo.El campo magntico no es producido solo por un imn sino tambin producido por la corriente elctrica que circula por un conductor, adems. Para determinar la expresin del campo magntico producido por una corriente se utilizan las leyes de Biot-Savart y la ley de Ampere. A principios de 1820, los cientficos franceses Biot y Savart miden ladireccin de las oscilaciones de una aguja imantada segn la distancia auna corriente elctrica rectilnea, comprobando empricamente que lafuerza producida por dicha corriente elctrica es inversamente proporcionalal cuadrado de la distancia y directamente proporcional a la intensidad dela misma. Basndose en estos resultados, Laplace dedujomatemticamente la ley de Biot-Savart, que por lo tanto es conocidatambin como ley de Laplace, y que permite calcular el campo magnticocreado por un elemento de corriente de un conductor por el que circula unacorriente de una determinada intensidad, en un punto a una cierta distanciadel conductor.

CAMPO MAGNETICO1. CARGA ELTRICA

La materia est formada por partculas llamadas tomos. Un tomo a su vez est compuesto por elementos: Protn.- Tiene carga elctrica positiva, se encuentra localizado en el ncleo. Neutrn.- No tiene carga elctrica. Se sita en el ncleo junto con los protones. Electrn.- Posee carga elctrica negativa y se encuentra en la corteza. Un tomo en su totalidad tiene carga neutra, ya que posee el mismo nmero de electrones que de protones. Los electrones que se encuentran situados cerca del ncleo estn muy unidos a l, pero por el contrario, los electrones ms alejados, se encuentran separados que se pueden traspasar a otro cuerpo por rozamiento. LEY DE COULOMB:"La magnitud de cada una de las fuerzas elctricas con que interactan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa"

Dnde:F= fuerza de atraccin o rechazok=constante de coulombQ1= magnitud de la carga 1Q2= magnitud de la carga 2r = distancia entre las cargasK = 9 x Las fuerzas de distinto signo se atraen y las de igual signo se repelen. La fuerza de atraccin o de rechazo de una carga a otra depende de la cantidad de las cargas y de la separacin que existe entre ellas. La ley de Coulomb es la siguiente:

Para calcular la fuerza con la que se atraen las cargas elctricas de distinto signo se debe utilizar la frmula de la Ley de Coulomb, siendo la constante de proporcionalidad K = 9 x en unidades del SI.

2. CORRIENTE ELCTRICA

a) A qu se le denomina corriente elctrica?

Se le denomina corriente elctrica al desplazamiento de las cargas elctricas dentro de un material conductor, pero para que se produzca esto a lo largo de un conductor, entre sus extremos tiene que haber una diferencia de potencial (para que as haya campo elctrico).Las cargas que se mueven por los aparatos elctricos que usamos a diario son las cargas negativas.Las cargas de una corriente elctrica transportan energa, a la que llamamos energa elctrica.La energa elctrica puede transformarse en otras formas de energa, como la luz, el sonido, el calor o el movimiento.

b) Tipos de materiales:

1. ConductoresLas cargas elctricas (normalmente electrones) pueden moverse con libertad por ellos. Decimos que conducen la electricidad.

Ejemplo: Los metales Disoluciones inicas Grafito, etc.

2. Aislantes o dielctricosLas cargas no se pueden mover a travs de ellos y se quedan fijas en su posicin.

Ejemplo: Madera Gomas y plsticos Cermicas Vidrios, etc.

3. Existe un tercer tipo, los Semiconductores:En ciertas condiciones conducen la electricidad y en otras no. No los estudiamos pero son la base de las tecnologas electrnicas actuales, estn en todos los aparatos electrnicos que conocemos.

Ejemplo: Ordenadores, Mp3s Televisores Telfonos mviles, etc.

c) Efectos de la corriente elctrica:La corriente elctrica produce distintos efectos a su paso por los cuerpos: calorfico, qumico, luminoso y magntico.

1. Efecto calorfico:Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos la corriente elctrica. Este efecto se aprovecha en radiadores, cocinas elctricas y, en general, en todos los electrodomsticos utilizados como sistemas de calefaccin. Sin embargo, este efecto tiene tambin consecuencias negativas, puesto que, al calentarse, los hilos disipan energa. En una bombilla de incandescencia esto eleva el consumo energtico.

2. Efecto qumico:La corriente elctrica puede inducir cambios qumicos en las sustancias. Esto se aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios qumicos, o en galvanotecnia, la tcnica empleada para recubrir de metal una pieza.

3. Efecto luminoso:En una lmpara fluorescente, el paso de corriente produce luz.

4. Efecto magntico (electromagnetismo): Es el ms importante desde el punto de vista tecnolgico. Una corriente elctrica tiene efectos magnticos (es capaz de atraer o repeler un imn). Por otra parte, el movimiento relativo entre un imn y una bobina (un hilo metlico arrollado) se aprovecha

3. MAGNETISMO

Elmagnetismoes un fenmeno fsico por el que losobjetosejercenfuerzasde atraccin o repulsin sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente los imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de uncampo magntico.Los campos magnticos los podemos representar grficamente mediante lneas de induccin magntica, que por convenio, salen del polo norte y entran por el polo sur.La intensidad de un campo magntico la podemos cuantificar mediante la induccin magntica o densidad de flujo B. La unidad de medida de esta magnitud es el Tesla (T). Al nmero total de lneas de induccin magntica que atraviesan una superficie magntica se denomina flujo magntico . La unidad de medida para el flujo magntico es el Weber (Wb)TEORIA DEL MAGNETISMO: El hecho que el fierro puede ser magnetizado ha sido conocido desde la antigedad, pero la explicacin de este fenmeno ha debido esperar los recientes conocimientos adquiridos de la estructura atmica. De acuerdo a esta teora, el campo magntico alrededor de un conductor con corriente y el magnetismo de un imn permanente, son el mismo fenmeno; es decir, son campos creados por cargas elctricas en movimiento. Esto ocurre ya sea que la carga est movindose a lo largo de un conductor, o fluyendo en la masa gnea interior de la tierra, o circundando la tierra a gran altura como un flujo de partculas cargadas, o girando alrededor del ncleo de un tomo.Ha sido recientemente comprobado que existe en el fierro y otras sustancias ferromagnticas, regiones microscpicamente pequeas llamadas "dlmenes". En cada dolmen, los campos creados por electrones girando alrededor de sus ncleos atmicos son paralelos entre s, siendo la causa que el dolmen sea magnetizado hasta la saturacin.En un pedazo de fierro con magnetismo los dlmenesestn dispuestos en direcciones desordenados unos con respecto a otros.Si la substancia es colocada en un campo magntico dbil, los dlmenes giran un poco hacia ladireccin de ese campo. Aquellos dlmenes que estn prcticamente casi paralelos al campoaumentan en tamao a expensas de los que se encuentran menos paralelos. Si el campo se hace suficientemente fuerte, todos los dlmenes giran sbitamente a fin de quedar paralelos al llamado "eje cristal", que es el eje imaginario ms cercanamente paralelo a la direccin del campo. Si la fuerza del campo sigue aumentando hasta un cierto valor dependiente de las condiciones individuales, todos los dlmenes giran colocndose paralelos al campo; en estas condiciones se dice que el fierro est magnticamente saturado.Si se saca el campo magntico, los dlmenes tienen una tendencia a girar ms o menos rpidamente hacia una direccin ms paralela a algn "eje cristal", siendo este giro ms lento a direcciones desordenados, bajo la influencia de agitacin trmica.4. FUERZA MAGNTICA SOBRE UNA CARGA ELCTRICAEs conocido que un conductor por el que circula una corriente sufre una fuerza en presencia de un campo magntico. Puesto que la corriente est constituida por cargas elctricas en movimiento, empezaremos por estudiar la fuerza sobre una nica carga.

Fuerza de Lorentz:

Al observar experimentalmente cmo es la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga elctrica q se cumple que:

Si la carga est en reposo, el campo B no ejerce ninguna fuerza sobre ella. La fuerza es mxima cuando la velocidad de la carga v y el campo B son perpendiculares y es nula cuando son paralelos. La fuerza es perpendicular al plano formado por v y B. La fuerza es proporcional al valor de la carga q y a la velocidad v. Si la carga cambia de signo, la fuerza cambia de sentido Resumiendo todos estos hechos, se concluye que la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga elctrica que se mueve con una velocidad v viene dada por la expresin:

La fuerza electrosttica es tangente en cada punto a las lneas de campo elctrico, sin embargo, para el campo magntico se cumple que:La fuerza magntica es perpendicular a las lneas de campo BSi la carga q se encuentra adems bajo la accin de un campo elctrico E, la fuerza resultante que acta sobre ella es conocida como la fuerza de Lorentz.

5. FUERZA MAGNTICA SOBRE UNA CORRIENTE ELCTRICA

Una corriente elctrica es un conjunto de cargas en movimiento. Conocida ya la fuerza que el campo B ejerce sobre una nica carga, calculamos ahora la fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente.

Fuerza sobre un conductor rectilneo:

Imaginemos un conductor rectilneo de seccin A por el que circula una corriente elctrica I. La fuerza a la que se ve sometido cuando se encuentra en un campo B uniforme ser la suma de la fuerza sobre todas las cargas.

Si n es el nmero de cargas q por unidad de volumen, y "vd" la velocidad de desplazamiento de las mismas, el nmero de cargas en un elemento de volumen de longitud l es:

Numero de cargas en el volumen V

Por lo que la fuerza total se calcular multiplicando el nmero de cargas por la fuerza ejercida sobre cada una de ellas:

Definimos el vector l como un vector de mdulo la longitud del conductor y direccin y sentido el que indica la intensidad de corriente. Recordando la expresin de la intensidad I podemos escribir la fuerza como:

6. LEY DE AMPERE

Una corriente elctrica produce un campo magntico, siguiendo la Ley de Ampere.En fsica del magnetismo, la ley de Ampere, modelada por Andr-Marie Ampere en 1831,1 relaciona un campo magntico esttico con la causa que la produce, es decir, una corriente elctrica estacionaria. James Clerk Maxwell la corrigi posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la fsica clsica.La ley de Ampere explica, que la circulacin de la intensidad del campo magntico en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.El campo magntico es un campo angular con forma circular, cuyas lneas encierran la corriente. La direccin del campo en un punto es tangencial al crculo que encierra la corriente.El campo magntico disminuye inversamente con la distancia al conductor.

Ampliacin de la ley original: Ley de Ampere-Maxwell:

La ley de Ampere-Maxwell o ley de Ampere generalizada es la misma ley corregida por James Clerk Maxwell que introdujo la corriente de desplazamiento, creando una versin generalizada de la ley e incorporndola a las ecuaciones de Maxwell.Forma integral:

Siendo el ltimo trmino la corriente de desplazamiento.Siempre y cuando la corriente sea constante y directamente proporcional al campo magntico, y su integral (E) por su masa relativa.Forma diferencial

Esta ley tambin se puede expresar de forma diferencial, para el vaco:

o para medios material

7. LEY DE FARADAYSe establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magntico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

8. EJERCICIOS:

1. Dos cargas puntuales de + 32 C y - 60 C estn separadas en el aire a una distancia de 4 m. La fuerza entre ellas es atractiva ya que tienen signo contrario. Solucin:Tenemos los siguientes datos: Q = + 32 C q = - 60 C r = 6 mK = 9 x Lo primero que haremos ser expresar todos los datos en unidades del SI: Q = + 32 C = q = - 60 C = Cr = 4 m K = 9 x Ya podemos calcular el valor de las fuerzas que se ejercen entre s estas cargas aplicando la ley de Coulomb, para lo que no tendremos en cuenta el signo de stas.

2. Una planta elctrica genera una corriente de 10 amperios cuando en sus bornes hay una diferencia de potencial de 230 voltios. Un motor est conectado a ella con dos alambres de 0.5 ohmios cada uno. Calcular la potencia que se entrega al motor y el calor desprendido por los alambres en 1oo segundosSolucin:

Calculo de la potencia til del generadorP1 =? I=10 amperios V=230 voltiosP=V*iP1 =230*10 amperios=2300 watiosP10=2300 watios

3. Un motor tiene una potencia de 10 caballos de vapor y un rendimiento del 60%. Est conectado a una diferencia de potencial de 220 voltios. Calcular la intensidad que lo atraviesa.Solucin:

De cada 100 caballos del motor se utilizan 60 caballosDe cada x caballos del motor se utilizan 10 caballosX=100* 10/60=16, 66cv1 cv=736 watiosP=16,66 *736=12261,76 watiosDatos: P=12261,76 watios V=220 voltios i=?

P=V*i

4. Por la seccin transversal de un alambre pasan 10 coulomb en 4 segundos. Calcular la intensidad de la corriente elctrica.Solucin:

Q=10 coulomb t=4 segundos i=?

5. Un conductor tiene una longitud de 4 metros y una seccin de 2 mm2. Calcular su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017. mm2/m.Solucin:

L=4 metros S=2mm2 p=0,017 ./m. R=?R=p*L/S=0,017 * =0,034

Unidad derivada de resistencia elctrica en el Sistema Internacional de Unidades.

6. Calcular la velocidad con que mueve un alambre de 15 cm perpendicularmente a un campo cuya induccin magntica es de 0.35 teslas al producirse una fem media inducida de 0.5 volts.Solucin:

Datos:V=?L=15 cm =0.15 mB=0.35V=0.5 V Formula:V=Sustitucin:V=

V=9 m/seg

7. El coeficiente de resistividad de un conductor es de 0,02 . Mm / m y su longitud de 50 metros. Calcular su seccin, si su resistencia es 10ohmios?Solucin:

p= 0.002. mm / m L=50 metros R= 10 Ohmios S=?

8. Un conductor de 600 metros de longitud tiene una resistencia de 20 ohmios y una resistividad de 0.002. mm / m. Calcular el dimetro del conductor?Solucin:

d = 0,874 mm (dimetro del conductor)

9. Calcular el rendimiento de un motor de 30 caballos que consume 75 amperios cuando est conectado a una diferencia de potencial de 220 voltios.Solucin:

Datos P= ? V = 220 Voltios i = 75 amp

P = V * i

P = 220 * 75 amp = 16500 watios1cv 736 watiosX 16500 watiosX = 22, 41 cv Calculo del rendimientoSi de 30 cv solamente se emplean 22,41 cvSe 100 cv empleara Z XX = 100 * 22,41 / 30 = 74,7 %X = 74,7 %10. La intensidad de la corriente que atraviesa a un conductor es 5 amperios. Calcular la carga que por su seccin transversal en 2 seg.Solucin:i = 5amp t= 2 seg q = ?q = i * t = 5amp * 2seg = 10 coul

11. En un extremo de un conductor hay una diferencia de potencia de 20 voltios cuando lo atraviesa una corriente de 4amp. Calcular su resistencia.V = 20 Voltios i = 4 amp R = ?V = I * R R = 9. CONCLUSIONES:Bueno como conclusin a todo esto que hemos visto podemos decir en resumen que, el magnetismo es un fenmeno fsico por el que los materiales ejercen fuerzas de atraccin o repulsin sobre otros materiales. El magnetismo se utiliza para el diseo de todos los motores y generadores, y electroimanes; la palabra magnetismo tiene su origen en una isla del mar Egeo.El magnetismo de los materiales es el resultado del movimiento de los electrones dentro de sus tomos. Los tomos en el material magntico se orientan en una sola direccin y en los no magnticos se orientan al azar.Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre laelectricidady elmagnetismo. La fuerza magntica entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magntica entre cargas en movimiento.Los imanes pueden atraerse o repelerse al hacer contacto con otros; Son los extremos del imn y es donde est concentrado todo su poder de atraccin. En la zona neutral, la fuerza de atraccin es prcticamente nula. Los polos magnticos son llamados polo norte y polo sur y todos los imanes tendrn 2 polos. Los polos iguales se repelen y los diferentes se atraen.