Bloque 2 TEMA: Inducción electromagnética

FÍSICA 2º BACHILLERATO

PORTACELI – CURSO 17/18

Síntesis de Maxwell

• Alrededor de 1873, el físico James Clerk Maxwell (Escocés), elabora una síntesis de todos los conocimientos adquiridos hasta el momento sobre el electromagnetismo y sus efectos. El resultado de aquella síntesis es la TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA DE MAXWELL, la cual cuenta con 4 ecuaciones que resumen y conectan los efectos electromagnéticos y los asocian a una propiedad: CARGA ELÉCTRICA.

Síntesis de Maxwell

1. Ecuación de Gauss para el campo eléctrico

2. Ecuación de Gauss para el campo magnético

- Relaciona el flujo de un campo eléctrico a través de una superficie cerrada con la carga contenida en el interior de dicha superficie. - Permite obtener el valor del E. - Implica que las líneas del E son ABIERTAS. - E campo central y conservativo.

- Establece que el campo magnético es NO CONSERVATIVO, y no se le puede asociar ningún potencial del que pueda derivar. - Líneas de B CERRADAS, no existen polos magnéticos aislados.

Síntesis de Maxwell

3. Ley de Faraday-Lenz Generalizada

- Un campo magnético variable en el tiempo produce un campo eléctrico.

Síntesis de Maxwell

4. Ley de Ampère-Maxwell

𝐵 · 𝑑𝑙 = 𝜇0𝜀0𝑑𝜑𝐸𝑑𝑡+ 𝜇0 𝐼

Las corrientes eléctricas y los campos eléctricos variables dan lugar a campos magnéticos.

Síntesis de Maxwell

• Estas 4 ecuaciones, junto con la Fuerza de Lorentz explican los fenómenos electromagnéticos existentes.

• Más tarde, Hertz (1887) demostró la Teoría de Maxwell (y más cositas… ver Bloque 6)

• Onda electromagnética: superposición (ortogonal) de un E y un B, propagándose en el tiempo.

• Luz: onda electromagnética

𝑐 =1

𝜀0𝜇0= 3 · 108[

𝑚

𝑠]

• Relación instantánea: E = c·B

AUTOINDUCCIÓN

Coeficiente de Autoinducción L Henrio = Weber · Vuelta / Amperio

Variación de R => Variación de I => Variación de B => Variación de Flujo => Aparece f.e.m. Inducida

INDUCCIÓN MUTUA

TRANSFORMADOR

• F.e.m. inducida:

• Transformador ideal (sin pérdidas):

𝑃1 = 𝑃2 𝑉1 · 𝐼1 = 𝑉2 · 𝐼2

EFECTO TRANSITORIO:

𝐼 = 𝐼0 · (1 − 𝑒

−𝑡𝑅𝐿 )

Generación de C.A.

• Generadores de C.A.

– Surgen de los experimentos de Faraday.

– Transforman energía mecánica en energía eléctrica.

• Mecanismo utilizado: variación del flujo magnético a través del giro de la espira => variación del factor ‘cos φ’ (ángulo entre la espira y el campo magnético).

Generación de C.A.

NOTA: Página 172 del libro.

Generación de C.A.

cos𝜑 → cos 𝜔𝑡 ⇒ 𝜑𝐵 = 𝐵 · 𝑆 · cos 𝜔𝑡 ⇒

𝜀 = −𝑑𝜑𝐵𝑑𝑡= 𝐵 · 𝑆 · 𝜔 · sen 𝜔𝑡

Si tuviéramos N espiras entonces: 𝜀 = 𝑁 · 𝐵 · 𝑆 · 𝜔 · sen 𝜔𝑡 = 𝜀0 · sen 𝜔𝑡 ; Donde 𝜔 = 2𝜋𝑓

Diferencias CA - CC

• Corriente Continua:

– Producida por dinamos.

– Valores constantes (V).

• Corriente Alterna:

– Producida por alternadores.

– Valores de pico (Vo)

– Valores instantáneos (V)

– Valores eficaces: Ve = Vo/√2 -> Equivalentes a CC

ALTERNADOR

DINAMO

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!