UT4. ANÁLISIS CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN CC.pptx

FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
1.MAGNETISMO Y CAMPO MAGNÉTICO
2.FENÓMENOS MAGNÉTICOS
3.INTERACCIÓN ENTRE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA Y UN CAMPO
MAGNÉTICO
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1.MAGNETISMO Y CAMPO MAGNÉTICO
Propiedad que tienen determinados materiales en estado natural o
artificial para atraer el hierro. Dicha propiedad puede ser aprovechada
para la transformación de energía eléctrica en mecánica y viceversa.
-PERMANENTES
Los efectos de imanación se mantienen de forma
continuada.
Pueden ser magnetizados de forma natural o artificial.
-TEMPORALES
El magnetismo se mantiene mientras se produce un
fenómeno físico de magnetización sobre ellos.
Por ej. Los electroimanes, que solamente conservan el
magnetismo si se aplica corriente a un circuito eléctrico
de excitación.

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 FUNCIÓN DE CÓMO HAYA SIDO GENERADA LA MAGNETIZACIÓN:
NATURALES: Origen mineral y poseen de forma natural esa
propiedad de atracción.
Pueden ser cerámicos (bases de óxidos de Fe, estroncio o
bario) o de tierras raras (Neodimio y el samario)
Elevada remanencia y capaces de trabajar a elevadas
temperaturas.
ARTIFICIALES: Se general mediante un estímulo externo.
Pej. Acercamiento de otro imán o el paso de una corriente
eléctrica próxima al metal que se va a magnetizar
(Máquinas eléctricas).
Magnetita
Los polos poseen mayor fuerza magnética
(norte-sur).
Línea neutra es donde menor magnetización.

CAMPO MAGNÉTICO
Región del espacio en la que se perciben las fuerzas magnéticas de un
imán o de un elemento magnetizado.
Desplazamiento de cargas cuyo sentido se ha establecido por
convención, del polo N al S. Representación según líneas de fuerza o de
inducción magnética.

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FLUJO MAGNÉTICO
Es el número total de líneas
de fuerza que forman un
campo magnético. Se
representa mediante  (fi) y
cuya unidad en el weber
(Wb).
Cuánto mayor sea el
número de líneas de campo,
mayor será el valor del flujo
magnético.
N es una recta normal a la superficie y forma un ángulo θ con el vector
inducción magnética B.
 = Flujo magnético (Wb)
A= Área sobre la que actúa el flujo magnético (m2)
B = Densidad del flujo magnético (Wb/m2)

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INDUCCIÓN MAGNÉTICA
Es la cantidad de líneas de fuerza que traspasa una unidad de superficie.
También denominada densidad de flujo magnético.
Se representa mediante  y cuya unidad es el tesla (T).
=.S
ELECTROMAGNETISMO
Parte de la electrotecnia que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos,
así como los efectos que entre ellos producen.

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En una placa circular de 7cm de radio existe una densidad de flujo
magnético de 5 teslas. Calcular el flujo magnético total a través de la
placa, en webers
 área de la placa circular

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 Campo magnético en un CONDUCTOR
Cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica, a su
alrededor se crea un campo magnético cuyas líneas fuerza son circulares
y concéntricas al conductor.
El campo magnético creado
alrededor del conductor es
mayor cuanto mayor es la
corriente eléctrica que lo
atraviesa.

 Campo magnético en una ESPIRA
En una espiral se conoce el sentido del campo magnético utilizando la
regla de la mano derecha. La polaridad en ambas caras de la espera es:

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 Campo magnético en una BOBINA
Para conseguir un campo magnético más intenso se pueden unir en serie
varias espiras. Esto se consigue realizando con el conductor una bobina o
solenoide.
El sentido del campo magnético se utiliza la regla de la mano drcha., con
otra interpretación. En este caso, el sentido de cierre de los dedos sobre
la bobina indica el sentido de la corriente y el del dedo pulgar representa
el campo magnético.

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INTENSIDAD DE UN CAMPO MAGNÉTICO
Es la fuerza de un campo magnético. Se representa con el símbolo H y tiene
como unidad el amperio-vuelta/metro (Av/m)
Es más intensa cuanto mayor es la corriente que lo recorre (I) y el número
de espiras (N) que lo forma. Por lo tanto, será menor cuanto mayor es la
longitud de la bobina (L):
𝐻 =
𝑁. 𝐼
𝐿
FUERZA MAGNETOMOTRIZ
Es la fuerza que permite mantener el campo magnético en un circuito
eléctricomagnético, pej. El de una bobina.
Se representa por F, pero también por f.m.m y se mide en amperios-vuelta
(Av)
F=N.I
𝐻 =
𝐹
𝐿
Es directamente proporcional a la corriente (I), siendo la cte de
proporcionalidad el número de espiras (N) que lo forman.
Es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz (F) e
inversamente proporcional a la longitud de la bobina (L).

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CIRCUITO MAGNÉTICO
Consiste en un núcleo de hierro y en una bobina que se alimenta con una
fuente tensión. Al establecer sobre ella el paso de corriente, el núcleo se
magnetiza y atrae los elementos ferromagnéticos que estén a su alrededor.
Sin embargo, si se desconecta la fuente de tensión interrumpiéndose la
corriente, los efectos magnéticos también desaparecen.

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Los materiales utilizados para los núcleos de circuitos magnéticos pueden
ser de diferentes tipos:
 Diamagnéticos: Son materiales que no interaccionan con otros
materiales magnéticos. Pej. Oro, Silicio, Hidrógeno, Helio, Cobre,
Germanio, Bronce, Grafito.
 Paramagnéticos: Son materiales que disponen de su propio campo
magnético. Pej. Titanio, aluminio.
 Ferromagnéticos: Aquellos en los cuales los átomos se alinean por
completo con las líneas de fuerza del campo externo. El hierro es el
material por excelencia. Para mejores resultados en la conducción del
campo, suele alearse con cobalto, níquel y silicio.

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RELUCTANCIA MAGNÉTICA
Característica que tienen los materiales ferromagnéticos de oponer mayor
o menor resistencia a la formación de líneas de fuerza de un campo
magnético.
El flujo magnético () es directamente proporcional a la fuerza
magnetomotriz (F) e inversamente proporcional a la reluctancia (R).
La unidad de medida se da en amperios-vuelta/weber (Av/Wb).
R =
𝐹


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Considerando A=S, analíticamente se puede resolver lo siguiente:
Por tanto:
La característica qUe diferencia unos materiales de otros según sean buenos o malos
condUctores magnéticos se denomina PERMITIVIDAD MAGNÉTICA (µ).
La permitividad magnética de un material se expresa normalmente en valor relativo
respecto a la permitividad magnética del vacío. Por tanto, la permitividad relativa (µr) de
un material es igual al cociente entre la permitividad absoluta (µ) del material y la
permitividad del vacío (µ0):
Esto qUiere decir qUe si, por ejemplo, Un material presenta
una permitividad relativa de valor 10, significa qUe es 10
veces mejor condUctor magnético qUe el vacío.
Asimismo podemos decir qUe la permitividad absolUta de
un material es:

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INTERACCIÓN ENTRE CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS
Cuando un conductor eléctrico se introduce en el interior de un campo
magnético crea un campo magnético a su alrededor; de la misma manera, un
campo eléctrico puede generar una corriente eléctrica.
Un porcentaje muy elevado de la energía eléctrica que consumimos se genera
con equipos que funcionan gracias a los fenómenos electromagnéticos.
Entre una corriente eléctrica y un campo magnético existe una interacción
qUe provoca diferentes efectos. Estos fenómenos que se pueden obtener a
partir de esta interacción son:
FUERZA: sobre un conductor inducida por un campo magnético.
CAMPO MAGNÉTICO creado por una corriente eléctrica.
FUERZA ELECTROMOTRIZ creada por un campo magnético (Ley de Faraday-
Henry o de inducción electromagnética).

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2. 1- FUERZA INDUCIDA SOBRE UN CONDUCTOR
SUpongamos qUe tenemos Un campo magnético y
qUe dentro de él introdUcimos Un hilo condUctor.
Si aplicamos Una corriente eléctrica en el
condUctor veremos qUe automáticamente el hilo
tiende a moverse en dirección perpendicUlar a la
dirección del campo.
Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor.
El movimiento del condUctor se debe a qUe la corriente y el campo magnético
interaccionan entre sí generando Una fUerza sobre el condUctor qUe es la qUe le
prodUce el movimiento.
SI Un condUctor eléctrico por el qUe circUla intensidad de corriente está inmerso en
Un campo magnético, se indUce en él Una FUERZA.
2. FENÓMENOS MAGNÉTICOS
CUando el campo magnético y el condUctor son
perpendicUlares entonces se cUmple la siguiente
expresión:
F = fuerza inducida en newtons [N].
I = intensidad de corriente en amperios [A].
B = campo magnético en teslas [T].
L = longitud del conductor en metros [m].

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Principio de funcionamiento de un motor eléctrico
CUando Un condUctor eléctrico se encUentra inmerso en Un campo magnético y sobre dicho
condUctor circUla intensidad de corriente, se indUce sobre él Una fUerza que lo mUeve. Este
fenómeno es el qUe se aprovecha para construir/diseñar los motores eléctricos.
Supongamos un campo
magnético y una bobina de
Una espira (condUctor de ida
y vUelta) capaz de girar sobre
un eje. Los extremos de la
espira están Unidos a un par
de anillos rozantes a través
de los cUales conectamos la
espira con Una batería
exterior, qUe será la
responsable de qUe circUle
intensidad de corriente por
dicha espira.

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La interacción entre el campo magnético y la corriente eléctrica genera Una fUerza (F) sobre
cada uno de los lados de la espira paralelos al eje.
PUesto qUe el sentido de la
corriente en ambos lados de
la espira es opUesto, esto
hace qUe las fUerzas indUcidas
por el campo magnético
también sean opUestas, lo
cUal prodUce un par de
fUerzas sobre la espira,
provocándole el giro. De esta
forma conseguimos Un motor
eléctrico elemental.

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