Trabajo Práctico Inducción Magnética

Electromagnetismo IProfesores:

• Vallhonrat, Carlos Jorge• Cingolani, Enrique Antonio

Alumnos:• Juan Pablo Pechacek• Daniela Gangemi• Jesica Belen• Pablo Sobrecasas

AgendaIntroducciónLey de Faraday – Ley de LenzLey de MaxwellCampo MagnéticoInteracción con Campo EléctricoAlmacenamiento de datos

IntroducciónLa inducción magnética es el

proceso mediante el cual campos magnéticos generan

campos eléctricos.

Al generarse un campo eléctrico en un material

conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una

corriente eléctrica en el conductor.

Entonces, se puede generar una corriente eléctrica inducida a

partir de un campo magnético. Veamos el siguiente ejemplo:

Al acercar el imán a la espira conductora (sin fuente de

alimentación) se detecta una corriente eléctrica mientras el

imán esté en movimiento.

¿Por qué ocurre esto?Para entender esto necesitamos

entender dos puntos fundamentales:

1 – El imán 2 – La Ley de Faraday-Lenz

Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el que es capaz de atraer al

hierro, así como también al níquel y al cobalto.Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma

artificial. Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es el

caso de la magnetita o Fe304.

La característica de atracción que poseen los imanes se hace más potente y evidente hacia sus extremos o polos, los que

son denominados norte y sur, ya que tienden a orientarse a los extremos de nuestro planeta, ya que sus polos son imanes

naturales gigantes. Así como sucede con los imanes, debido a los polos, en la Tierra, el espacio en el que se manifiesta la

acción de los enormes imanes se denomina campo magnético. Éste se representa a través de líneas de fuerza.

Las líneas de fuerza son trazos imaginarios de van de polo a polo, de norte a sur por fuera del imán y en sentido contrario

por su parte interna.

Ley de FaradayA principios de la década de 1830, Faraday en Inglaterra y J. Henry en U.S.A., descubrieron de forma independiente, que un campo magnético induce una corriente en un conductor, siempre que el campo magnético sea variable. Las fuerzas electromotrices y las corrientes causadas por los campos magnéticos, se llaman fem inducidas y corrientes inducidas. Al proceso se le denomina inducción magnética.

Faraday demostró que podía inducir una corriente en una bobina al acercar o alejar un imán en cuando el polo norte del imán penetra en la bobina ,el aguja del galvanómetro se desvía hacia la derecha del lector en cuando el polo norte se aleja la aguja se mueve hacia la izquierda ,lo

cual indica que la corriente ,cambio de sentido

Un flujo variable produce una fem inducida en una espira. Como esta fem es el trabajo realizado por unidad de carga, esta fuerza por unidad de carga es el campo eléctrico inducido por el flujo variable. La integral de línea de este campo eléctrico alrededor de un circuito completo será el trabajo realizado por unidad de carga, que coincide con la fem del circuito.

c

mdt

dld·E

La fem inducida en un circuito es proporcional a la variación temporal del flujo magnético que lo atraviesa.

Ley de LenzLa fem y la corriente inducida en un circuito poseen una dirección y sentido tal que tienden a oponerse a la variación que los produce.

La corriente inducida se debe al movimiento relativo entre el imán y la espira.

MaxwellHacia 1860, James Clerk Maxwell dedujo que las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo podían resumirse de forma matemática en lo que se conoce como las Leyes de Maxwell.Estas ecuaciones relacionan los vectores E y B con sus fuentes, que son las cargas en reposo, las corrientes y los campos variables.Maxwell demostró que estas ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores E y B cuya velocidad en el vacío debía ser:

m/s ·voo

81031

Dicha velocidad coincide con la velocidad de la luz en el vacío. Luego la luz también es una onda electromagnética.

Maneras de Inducir

Flujo Magnético

Campo Electrico y Magnetico

Los campos Eléctrico y Magnético oscilan localmenteLas direcciones locales del Campo Eléctrico y Magnético son mutuamente perpendicularesLa generación de OEM requiere que las dimensiones del medio emisor sean del orden de la longitud de onda generada.

antenas de radio que emiten en AM (amplitud modulada), en onda larga o corta, tienen dimensiones de decenas a centenares de metros

microondas, con longitudes de onda típicas en el rango de los micrones se generan en cavidades resonantes de algunos centímetros de tamañorango del infrarrojo a los rayos X está asociado a emisión de ondas

electromagnéticas por átomos o moléculasrayos están asociados a procesos nucleares.

El Espectro EM700 600 500 400

(nm)

espectro visible

100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024

108 106 104 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 10-16

Longitud de onda (m)

Frecuencia (Hz)

ultravioletaRayos X Rayos gamainfrarojoOndas de radioOnda larga

= 3·108 m/s

104 105 106 107 108 109 10111010

Radio AM

Canales TVRadio FM

Horno microondas

banda ciudadanatelefonía móvil

Frecuencia (Hz)

¿Cuál es el uso real?TV

LaserMicroondas

Rayos XLuz

Radiación TérmicaEtc…

¿De dónde proviene?

Un ejemplo de uso es un motor electrico

que convierte la energia proveniente de una bateria en

movimiento.

Almacenamiento de datos

¿Qué es un dispositivo de almacenamiento por medio

magnético?Los dispositivos de almacenamiento por medio magnético son los más

antiguos y más utilizados actualmente, por permitir

administrar una gran densidad de información. Es decir, permiten

almacenar una gran cantidad de datos en un pequeño espacio físico.

La lectura y grabación de la información en un dispositivo de almacenamiento por medio magnético se da por la manipulación

de partículas magnéticas presentes en la superficie del medio magnético. Para la grabación, el cabezal de lectura y grabación del

dispositivo genera un campo magnético que magnetiza las partículas magnéticas, representando así dígitos binarios (bits) de acuerdo a

la polaridad utilizada. Para la lectura, el cabezal de lectura y grabación genera un campo magnético, que cuando entra en

contacto con las partículas magnéticas del medio verifica si esta atrae o repele al campo magnético, sabiendo así si el polo

encontrado en la molécula es positivo o negativo.

Almacenamiento de datos

FerromagnetismoEs muy importante en la industria y la tecnología

moderna, y es la base de muchos aparatos eléctricos y electromecánicos, tales como

electroimanes, motores eléctricos, generadores, transformadores y almacenamiento magnético

como grabadoras y discos duros.

El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un

material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización

microscópica.

¿Qué es la interacción ferromagnética?

Es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

¿Qué es la Histéresis?Definición: Es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado.

En física se encuentra la histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido.

Importante! La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización en el pequeño imán, que se codifica como un 0 o un 1. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.

Ciclo de histéresis de un material

Se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle al material ferromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.

Curva de histéresis de magnetización

Ciclo de histéresis de un materialSe produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes (ó dipolos) elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que obligue a cierto retraso de la inducción respecto de la intensidad de campo.

Muchas Gracias!!!