Electromagnetismo

Electrónica. Magnetismo. Magnitudes. Reluctancia. Permeabilidad. Ley de Hoppkinson

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MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO

-Se define magnetismo a la ciencia que estudia las propiedades de atracción o repulsión que cualquier cuerpo, de forma natural, pueda tener.

-Tipos de magnetismo:

1.-Natural.

2.-Artificial

1.-El natural es el hallado en la naturaleza.

2.-El artificial es el creado por el ser humano. Puede ser permanente o temporal

-Un imán tiene las siguientes partes:

1.-Polos magnéticos (están en los lados opuestos).

2.-Línea neutra (es la zona que divide los dos polos por igual y donde no aparecen propiedades magnéticas).

3.-Eje de un imán (es la línea perpendicular a la línea neutra y que une los dos polos).

-La ley de atracción y repulsión de los imanes se basa en la proximidad de dos de ellos.

MAGNITUDES MAGNÉTICAS

-Las líneas de fuerza (l.d.f.) cuando salen por un polo, recorre un espacio o zona (campo magnético), de manera no uniforme, entrando por el polo contrario y cerrándose por el interior del imán, las líneas son paralelas o uniformes entre sí.

-Se define flujo () a la cantidad total de l.d.f. que produce un imán o electroimán y que se distribuyen por el campo magnético. También se define como el producto de la cantidad de l.d.f. totales que atraviesan una determinada sección.

-Se define inducción magnética () a las l.d.f. que realmente atraviesan 1cm2 de sección o de superficie.

Magnitudes magnéticas

=×s

Flujo magnético

=/ s

Inducción magnética

R=l/×S

Reluctancia

=/H

Permeabilidad magnética

GIORGI

= x S Wb= Teslas x mt2

= /S Teslas= Wb / mt2

S= / mt2 = Wb / Teslas

C.G.S.

= x S Mx= Gs x cm2

= /S Gs= Mx / cm2

S= / cm2 = Mx / Gs

-Equivalencias de unidades magnéticas

1 Wb = 1· 108 Mx (100.000.000)

1 Teslas = 1 · 104 Gs (10.000)

RELUCTANCIA MAGNÉTICA

-Es la oposición que experimentan las l.d.f. en un cm.

-La reluctancia también se define como el cociente de la longitud de la masa a magnetiza o circuito que recorre, y el producto de la superficie o sección de dicha masa o circuito y la permeabilidad del material o masa.

R = l /  x S l = R x  x S S = l / R x 

PERMEABILIDAD MAGNÉTICA

-Se define como la característica propia de cada material ferromagnético para magnetizarse o atraerse.

-También es el cociente de la inducción, y la intensidad de campo magnético.

 = aire = 1

CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UNA CORRIENTE RECTILÍNEA

-Todo conductor rectilíneo que le circula una corriente eléctrica, producirá pequeños campos magnéticos en su periferia, cuyas propiedades magnéticas dependerán de 3 factores:

1.-Longitud que tenga el conductor.

2.-De la corriente que le pase

3.-De la inducción magnética que produzca.

Dicho campo tendrá una fuerza cuyo valor será:

F =  x l x I = Kg

-El campo magnético producido describirá circunferencias concéntricas que serán las l.d.f., cuyo eje será el propio conductor.

-El sentido del c.m se determina aplicando la regla de los tres dedos de la mano izquierda, que dice: Disponiendo los tres dedos pulgar, indice y corazón formando entre sí angulos rectos de 90º y haciendo coincidir el indice con el c.m, el medio con el movimiento o sentido de la corriente eléctrica, el dedo pulgar nos determinará la fuerza del campo.

-Al cambiar el sentido de la corriente eléctrica cambiaremos el campo y por lo tanto el sentido de dicha fuerza.

-Esta regla es utilizada para motores.

ELECTROMAGNETISMO

-Es la ciencia que estudia los fenómenos magnéticos generados por corrientes eléctricas que circularan por un conductor, una espira o una bobina.

-Solenoide, es un numero de espiras que está arrollado sobre su propio eje (no dispone de núcleo). Se comporta como un imán.

-Los fenómenos producidos en el conductor rectilíneo son válidos para el solenoide.

-Espira, es un hilo que está enrollado sobre algo, sólo con una vuelta sobre sí mismo.

-Las bobinas son espiras aisladas o no que están arrolladas sobre un eje magnético.

-Una espira consta de las siguientes partes:

1. -Cabeza de espira

2.-Cabeza de conexión

3.-Lado activo (es donde se induce la fuerza electromotriz) estos lados activos necesariamente han de estar bajo la acción del c.m.

-La intensidad de campo magnético (H), es la cantidad de l.d.f. que nos ha producido una bobina cuando se le aplica una d.d.p. y le circula una corriente eléctrica. Depende directamente del nº de espiras de la bobina e intensidad que le pase, e inversamente de la longitud del circuito magnético

Giorgi/Oester C.G.S/Gauss

H = N x I / l H = 1'25 x N x I / l

-La fuerza magnetomotriz es la causa que mantiene en movimiento las l.d.f., y que depende directamente del nº de espiras e intensidad que le pase.

 = 1'25 x N x I = Gilberios

PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA

-La propiedad ferromagnética de la materia será aquella sustancia que las l.d.f. se canalizan o circulan de forma paralela y constante, produciendo en el material la magnetización.

-Un material es paramagnético cuando la permeabilidad relativa es inferior al ferromagnético.

-Un material es diamagnético cuando la permeabilidad del vacío es mayor.

-Permeabilidad relativa, es el cociente entre la inducción y la intensidad del campo magnético (). También es el cociente entre la inducción magnética y la referencia al vacío o de vacío. El flujo en el circuito magnético es creado o generado por la bobina. La permeabilidad es una característica propia de cada material.

! Clases de circuitos magnéticos:

--Homogéneos: Es aquel que en todo su recorrido es de la misma sustancia o material y tiene idéntica sección y longitud.

--Heterogéneos: Es aquel circuito que no está compuesto por la misma sustancia, o puede tener distinta longitud o sección. De igual manera en estos habrá que distinguir varias inducciones, debido a que hay varias secciones. En este aparecen varias reluctancias porque existen varias longitudes, secciones y permeabilidades.

-La suma aritmética será la reluctancia.

-La intensidad de campo también se define como excitación magnética y será en estos circuitos de valor.

-Dos permeabilidades distintas se debe a que las intensidades de campo o excitaciones magnéticas son constantes, por lo que depende de las inducciones que no son de valor constante.

-La fuerza magnetomotriz creada por la bobina en un circuito homogéneo y heterogéneo serán de valor constante.

-Los Amperios-vuelta, son las espiras necesarias que tendrá una bobina y que le pasarán una cierta intensidad con el fin de mantener un flujo mínimo en el circuito magnético. También se define como 0'8 veces la fuerza magnetomotriz de la bobina.

LEY DE HOPKKINSON

-El flujo generado por una bobina al cumplirse las dos condiciones necesarias en ella, es directamente proporcional a la causa que lo produce (fuerza magnetomotriz) e inversamente proporcional a la oposición de dicho flujo por el circuito magnético (reluctancia (R)).

 =  / R

CONDICIONES PARA OBTENER UN FLUJO MÁXIMO

-Entre hierros mínimos para conseguir flujos de dispersión mínimos o nulos.

-Alejarse de la zona de saturación con el objetivo de conseguir siempre que el núcleo aumente su magnetización por pequeña que sea.

-Procurar que los flujos de dispersión sean mínimos.

FUERZA DE ATRACCIÓN DE UN ELECTROIMÁN

-La Ft (fuerza de atracción) depende directamente de la superficie de los polos y también del cuadrado de la inducción magnética.

-Cuando al electroimán se quiere aumentar su fuerza, se recurrirá a disminuir la superficie polar, pero no de forma exagerada y haciéndolo de forma cónica o piramidal.

-Cuando se disminuye exageradamente la superficie polar, se corre el riesgo de que el flujo útil fuese menor que el de dispersión, dado que las l.d.f. se canalizan donde menor reluctancia aparece.

Ft = ( / 5000)2 x Sp = Kg