circuitos magneticos

todas las maquinas eléctricas rotativas son reversibles, pueden funcionar como motor o generador.

La conversión de energía electromecánica es el proceso de convertir energía de su forma eléctrica a su forma mecánica o viceversa. Del desarrollo anterior observamos que resulta muy sencillo convertir energía eléctrica en magnética y viceversa.

Primera relación trascendente en este sistema entre el flujo y la corriente.

Segunda y última relación trascendente que vincula la variación en la energía magnética con la variación dimensión del movimiento para darnos la Fuerza (variable mecánica) del sistema.

En consecuencia concebimos que si en un circuito magnético variamos su energía magnética a través de la fuente eléctrica, y si a su vez ese circuito magnético tiene partes móviles variará también su energía mecánica. Observese de la lectura de las relaciones encontradas que si hacemos“ subir la corriente”(entregamos energía eléctrica al sistema) la energía magnética sube”, “x” crece y por tanto el sistema realiza un trabajo mecánico (sacamos un trabajo del sistema) por tanto la energía eléctrica se transformó en
mecánica. (se le denomina ACCION MOTORA DEL SISTEMA)

PROPIEDADES MAGNETICAS:
Cada material reacciona distinto a un B externo, es por eso que se clasifican en tres tipos: DIAMAGNETICOS, PARAMAGNETICOS y FERROMAGNETICOS:

Diamagneticos

Los materiales magnéticos son aquellos que, contrario a lo que uno piensa cuando habla de magnetismo en la vida cotidiana, se repelen cuando están en presencia de un imán. ¿Se repelen? ¿No era que los imanes atraen? Bueno, no siempre los imanes atraen -basta con que juntes dos imanes y des vuelta uno de ellos para ver cómo se repelen entre ambos-. En este caso, decimos que existen materiales (y que se encuentran fácilmente) que presentan una muy débil tendencia a alejarse de los imanes.

Ejemplos de materiales Diamagneticos

AGUA
AZUFRE
BISMUTO

BRONCE

COBRE

GERMANIO

GRAFITO

HIDRÓGENO

ORO

SILICIO

Paramagneticos

Algunas sustancias como el aire se convierten temporariamente en imanes muy débiles (es decir, se magnetizan) sin convertirse en imanes permanentes. Cuando están cerca de otros imanes, son atraídos; pero si se alejan, pierden el magnetismo.

Ejemplos de materiales Paramagneticos

ALUMINIO
AIRE
MAGNESIO

MOLIBDENO

TITANIO

Ferromagneticos

Estos materiales, usualmente hechos o compuestos por hierro, níquel o cobalto, son, tal vez, los más conocidos por ti. En presencia de un imán, se convierten en uno. Esto significa que son fuertemente atraídos por el imán que les hayas puesto cerca y hasta se pueden convertir en nuevos imanes permanentes aun cuando retires tu imán (¡asombroso!). Las fuerzas magnéticas involucradas son muy intensas.

video de los tres tipos de materiales

Histeresis

La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado a esas circunstancias

En física se encuentra, por ejemplo, histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. También se puede encontrar el fenómeno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos.

Como se indicó en el punto anterior, los campos magnéticos producidos por electromagnetismo, son el mecanismo fundamental para convertir la energía de una forma a otra en motores, generadores y transformadores. Existen cuatro principios básicos que describen como se utilizan los campos magnéticos en estos aparatos.

LEY DE AMPERE

Una corriente que pasa por un conductor. Produce un campo magnético a su alrededor.

Es ley básica que gobierna la producción de un campo magnético por medio de una corriente eléctrica, en un conductor ó una bobina.
Al circular corriente por un conductor se produce un campo magnético alrededor de él. “LEY DE AMPERE” HL=NI donde:
Utilizando el sistema internacional de medidas, las unidades de los factores son
I se mide en amperios, H se expresa en Amper vueltas por metro.
N número de vueltas de la bobina. L longitud de la Trayectoria en metros.
La dirección del campo magnético se puede determinar en forma practica con la «Regla de la mano derecha»
El dedo pulgar indica la dirección de la corriente, y el resto de los dedos en posición ortogonal, los cuales indican la dirección del campo magnético.

video de la regla de la mano derecha

La intensidad de campo magnético H es, de alguna manera, una medida del esfuerzo de una corriente por establecer un campo magnético. La potencia del campo magnético producido en el núcleo depende también del material de que está hecho. La relación entre la intensidad de campo magnético H y la densidad de flujo magnético resultante B producida dentro del material esta dada por la expresión:
B = µ H donde:
H = Intensidad de campo magnético.
µ = Permeabilidad magnética del material.
B = Densidad de flujo magnético resultante.
La densidad de flujo magnético real resultante está dada entonces por el producto de dos factores.

H, que representa el esfuerzo de la corriente por establecer un campo magnético. Se mide en amper vueltas por metro.
µ, que representa la facilidad relativa para establecer un campo magnético en un material dado. Se mide en henrys por metro.
B, densidad de flujo resultante, se mide en webers por metro cuadrado, conocido como teslas (T)-

LEY DE FARADAY

Un campo magnético variable en el tiempo induce un voltaje en un conductor ó una bobina si pasa a través de ella(ésta es la base del funcionamiento del transformador). (Para conductor fijo).

En 1831, Michael Faraday descubrió que se produce un voltaje debido al movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor. A esto lo denominó Faraday voltaje “inducido”, porque sólo se presentaba cuando había movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético sin contacto físico real entre ellos. El enunciado general de la ley de Faraday dice:
“La magnitud del voltaje inducido en una espira única de conductor es proporcional a la velocidad de cambio de las líneas de fuerza que pasan a través de (ó que están enlazadas con) esa espira”. Se representa por la expresión:


𝒗= (𝒅∅)/𝒅𝒕 para un conductor
𝒗=𝒏 (𝒅∅)/𝒅𝒕 para n conductores

Un conductor eléctrico que se mueve en presencia de un campo magnético tendrá un voltaje inducido en él(ésta es la base del funcionamiento del generador. (Para conductor en movimiento).

“LEY DE FARADAY” de la inducción electromagnética:
En 1831, Michael Faraday descubrió que se produce un voltaje debido al movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor. A esto lo denominó Faraday voltaje “inducido”, porque sólo se presentaba cuando había movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético sin contacto físico real entre ellos. El enunciado general de la ley de Faraday dice:
“La magnitud del voltaje inducido en una espira única de conductor es proporcional a la velocidad de cambio de las líneas de fuerza que pasan a través de (ó que están enlazadas con) esa espira”.

FEM PROMEDIO GENERADA EN UN CUARTO DE REVOLUCIÓN.
Para calcular la fem resultante generada, es necesario encontrar primero la fem inducida en cada conductor y en un cuarto de revolución, es decir, 90 grados eléctricos, en el cual el conductor se mueve desde una posición en el centro de la zona interpolar a una posición en el centro de un determinado polo.

LEY DE BIOT SAVART

Un conductor que porte corriente en presencia de un campo magnético experimenta una fuerza inducida sobre el(ésta es la base del funcionamiento del motor).

Ley básica que nos dice que «Un conductor que porte corriente en presencia de un campo magnético experimenta una fuerza inducida sobre el»(ésta es la base del funcionamiento del motor).

La podemos cuantificar por medio de la expresión, F = i(l x B) donde:
i = magnitud de la corriente en el alambre
l = longitud del alambre, con la dirección de l igual a la dirección del flujo de corriente.
B = vector de densidad de flujo magnético

Un circuito magnético es un dispositivo en el cual las líneas de campo magnético se hallan canalizadas trazando un camino cerrado.
En la siguiente figura, la corriente que pasa por la bobina, produce el flujo total que circula por el núcleo, el cual se calcula con la expresión:
Donde A es el área de la sección transversal del núcleo.

imagen

En la ecuación anterior, se observa que la corriente en una bobina de alambre conductor enrollado alrededor de un núcleo produce un flujo magnético en éste. Esto en cierta forma, es «ANÁLOGO» a lo que sucede en un circuito eléctrico, en el cual al aplicar un voltaje, se produce un flujo de corriente en el circuito. Es posible definir un «CIRCUITO MAGNÉTICO» cuyo comportamiento está determinado por ecuaciones análogas a las establecidas para un «CIRCUITO ELÉCTRICO». Con frecuencia, el modelo de circuito del comportamiento magnético se utiliza en el diseño de maquinas y transformadores eléctricos para simplificar el proceso de diseño, que de otro modo sería muy complejo.
Los parámetros de un circuito magnético, tienen su analogía con los parámetros de un circuito eléctrico.

circuitos magneticos

fuerza magnetomotriz,flujo magnético,reluctancia,permeabilidad absoluta.

En el circuito magnético, al igual que la fuente de voltaje en el circuito eléctrico, la fuerza magnetomotriz tiene una polaridad asociada a ella. El terminal positivo de la fuente de fmm es el terminal de donde sale el flujo y el terminal negativo es el terminal por donde el flujo retorna a la fuente. La polaridad de la fuerza magnetomotriz
de una bobina de alambre puede
determinarse mediante la utilización
de la regla de la mano derecha:
si la curvatura de los dedos de la
mano derecha apunta en la dirección
del flujo de corriente de la bobina, el
dedo pulgar apuntará en la dirección
positiva de la fmm. (polo Norte).

video

circuito electrico

fuerza electromotriz,corriente eléctrica, resistencia, conductividad.

video

equivalencia magnética-eléctrica.