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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO “LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA” DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES PROGRAMA DE FÍSICA

ELECTROMAGNETISMO II Autora: Yenny Aranguren.

Tutor: Prof. Howar Cordero.

Espectro de luz visible

Radiación Electromagnética Barquisimeto, Julio de 2010

Campo Magnético Lapso : I-2010.


República Bolivariana de Venezuela Universidad Pedagógica Experimental Libertador Instituto Pedagógico de Barquisimeto Luis Beltrán Prieto Figueroa Departamento de Ciencias Naturales Programa de Física

Proyecto de Electromagnetismo II (Revista informativa y recreativa sobre el Electromagnetismo y sus aplicaciones)

Curso: Electromagnetismo II Autora: Yenny Aranguren CI 17.348.095 Tutor: Prof. Howar Cordero Sección: 5FI01 Barquisimeto, Junio de 2010


SUMARIO Artículos 04 Electromagnetismo Campos eléctricos, campos magnéticos y campos electromagnéticos

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06 Personajes Los íconos del electromagnetismo, a quienes le debemos el descubrimiento de tan hermosa rama de la Física.

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10 Ecuaciones de Maxwell Conjunto de cuatro ecuaciones que describen por completo los fenómenos electromagnéticos.

12 Radiación Electromagnética

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Espectro electromagnético, conjunto de ondas generadas por campos eléctricos y magnéticos.

Secciones 14 Sabias que? Las respuestas a algunas inquietudes sobre el tema de electromagnetismo.

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18 Aplicaciones Una variedad de sistemas y dispositivos que se nos presentan el la vida diaria y se rigen por medio del electromagnetismo.

28 Circuito 18 Electromagnetismo II

Autora: Yenny Aranguren

Algunos dispositivos que se utilizan en los circuitos eléctricos, diagramas y conexiones.

Tutor: Prof. Howar Cordero.

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Electromagnetismo estudio combinado de la electricidad y el magnetismo.

El campo eléctrico, en física, es un ente físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F dada por la siguiente ecuación:

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino a través de la ponderación de la fuerza actuante sobre alguna carga. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832. Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea.

Una barra imantada puede influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un „campo magnético‟. Los campos magnéticos suelen representarse mediante „líneas de campo magnético‟ o „líneas de fuerza‟. En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas. En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.

Fuente: GreenFacts

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Electromagnetismo II

Autora: Yenny Aranguren

Tutor: Prof. Howar Cordero.


El campo electromagnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor que se desplaza a una velocidad , sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad

donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo eléctrico. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial es un producto vectorial que tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B.

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PERSONAJES

Los Grandes en el estudio del Electromagnetismo Hans Christian Oersted (1777-1851)

Fue un gran estudioso del electromagnetismo. En 1813 ya predijo la existencia de los fenómenos electromagnéticos, que no demostró hasta 1819, junto con André-Marie Ampére, cuando descubrió la desviación de una aguja imantada al ser colocada en dirección perpendicular a un conductor eléctrico, por el que circula una corriente eléctrica, demostrando así la existencia de un campo magnético en torno a todo conductor atravesado por una corriente eléctrica, e iniciándose de ese modo el estudio del electromagnetismo. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la reluctancia magnética. Se cree que también fue el primero en aislar el aluminio, por electrólisis, en 1825, y en 1844 publicó su Manual de física mecánica. Demostró empíricamente que un hilo conductor de corriente puede mover la aguja imantada de una brújula. Puede, pues, haber interacción entre las fuerzas eléctricas por un lado y las fuerzas magnéticas por otro, lo que en aquella época resultó revolucionario. A Oersted no se le ocurrió ninguna explicación satisfactoria del fenómeno, y tampoco trató de representar el fenómeno en un cuadro matemático. Sin embargo, publicó enseguida el resultado de sus experimentos en un pequeño artículo en latín titulado: Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam. Sus escritos se tradujeron enseguida y tuvieron gran difusión en el seno de la comunidad científica europea. Los resultados fueron criticados con dureza.

André-Marie Ampére

Fue un matemático y físico francés, generalmente considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es conocido por sus importantes aportes al estudio de la corriente eléctrica y el magnetismo, que contribuyeron, junto con los trabajos del danés Hans Christian Oersted en septiembre de 1820, lo que le sirvió para desarrollar poco más tarde la teoría que sería el punto de partida al desarrollo del electromagnetismo. Sus teorías e interpretaciones sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección de observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los fenómenos electrodinámicos. Ampére descubrió las leyes que hacen posible el desvío de una aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubrió las acciones mutuas entre corrientes eléctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente eléctrica, el amperio, recibe este nombre en su honor.

Fuente: Wikipedia.org

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(1775-1836)

Autora: Yenny Aranguren

Fuente: astrocosmo.com

Tutor: Prof. Howar Cordero.


Michael Faraday (1791-1867)

Uno de los físicos más destacados del siglo XIX. En la época de 1820, el científico danés Hans Christian Oersted descubrió los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas. Basándose en estos experimentos, Faraday, pudo demostrar que era factible crear corrientes inducidas al introducir una barra imanada en el interior de una bobina sin la participación en el experimento de una batería. En 1831 Faraday presenta sus experimentos el los cuales se encuentra aquel en donde logra generar corriente constante por inducción. Hace girar entre los polos de un potente imán un disco de cobre perpendicular al plano del imán y recoge la corriente por medio de alambres que rozan en el eje y la circunferencia del disco. Este experimento de Faraday es la fundación tecnológica para la partida del desarrollo de tecnologías centradas en la creación de electricidad. Faraday consiguió esbozar las leyes generales que regían el comportamiento electromagnético de la materia. Acertó en su explicación sobre el fenómeno, atribuyéndolo a partículas eléctricas en movimiento y no a un fluido continuo, e inventó la noción al campo energético como un espacio surcado de líneas de fuerza invisibles que provocan los movimientos por diferencias de energía. Fuente: astrocosmo.com

Joseph Henry (1797-1878)

Fue un físico estadounidense conocido por su trabajo acerca del electromagnetismo, en electroimanes y relés. Como Faraday, Henry se interesó por el experimento de Oersted y, en 1830, descubrió el principio de la inducción electromagnética, pero tardó tanto tiempo en publicar su trabajo que el descubrimiento se le concedió a Faraday. Henry descubrió, de forma independiente y simultánea a Faraday, que un campo magnético variable induce una fuerza electromotriz. En particular, Henry observó que, si un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético, aparece una diferencia de potencial entre los extremos del conductor. El interés del experimento de Henry reside en que la aparición de la fuerza electromotriz inducida puede ser explicada de forma clara por la ley de Lorentz, es decir, por las fuerzas que el campo magnético ejerce sobre las cargas del conductor. En 1831, Henry inventó el Telégrafo y, en 1835, perfeccionó su invento para que se pudiese usar a muy largas distancias. Con todo, no lo patentó. Fue Morse quien, ayudado personalmente por Henry, puso en práctica el primer telégrafo en 1839 entre Baltimore y Washington, después de conseguir ayuda financiera del Congreso de los Estados Unidos. Henry destacó también como un excelente administrador. Ejerció cargos de máxima responsabilidad en varias instituciones científicas americanas. Fomentó el desarrollo de nuevas ciencias y alentó el intercambio y la comunicación de ideas científicas a escala mundial. Fuente: Wikipedia.org

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Nikola Tesla (1856.1943)

Fue un inventor, ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico y uno de los promotores más importantes del nacimiento de la electricidad comercial. Se lo conoce, sobre todo, por sus numerosas y revolucionarias invenciones en el campo del electromagnetismo, desarrolladas a finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Las patentes de Tesla y su trabajo teórico formaron las bases de los sistemas modernos de potencia eléctrica por corriente alterna (CA), incluyendo el sistema polifásico de distribución eléctrica y el motor de corriente alterna, que tanto contribuyeron al nacimiento de la Segunda Revolución Industrial.

Fuente: Wikipedia.org

Heinrich Rudolph Hertz (1957-1894)

Físico alemán. Pionero en las investigaciones relacionadas con las ondas electromagnéticas y laelectricidad. Descubridor de las ondas de radio o hertzianas. En 1883 Hertz comenzó a interesarse en los estudios realizados diez años antes por el científico escocés James Clerk Maxwell acerca del electromagnetismo. Maxwell, basándose en ecuaciones matemáticas, intuyó la existencia de las ondas electromagnéticas, aunque nunca pudo comprobar si sus predicciones eran ciertas. Por su parte Hertz, por medio de un oscilador elemental que él mismo había construido y apoyado en las investigaciones que realizaba en el laboratorio de Karlsruhe, pudo demostrar en la práctica que las predicciones de Maxwell eran ciertas y que las ondas electromagnéticas no sólo se propagaban a través del espacio, sino que poseían también propiedades de reflexión, difracción, refracción, polarización e interferencia. Incluso llegó a comprobar que se propagaban a la misma velocidad de la luz, es decir, a 300 mil kilómetros por segundo, descubriendo que tanto la luz como el calor constituían, igualmente, radiaciones electromagnéticas. Sin embargo, Hertz no llegó a imaginar en ningún momento la importancia que tendría en el futuro el resultado de sus investigaciones para las transmisiones inalámbricas, pues en ese momento no le encontró aplicación práctica a su descubrimiento. Fuente: asifunciona.com

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Tutor: Prof. Howar Cordero.


James Clerk Maxwell (1831-1879)

Físico escocés conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente. Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificación en física", después de la primera llevada a cabo por Newton. Es el creador de la moderna electrodinámica y el fundador de la teoría cinética de los gases. Descubrió las ecuaciones llamadas “ecuaciones de Maxwell”, y que se definen como las relaciones fundamentales entre las perturbaciones eléctricas y magnéticas, que simultáneamente permiten describir la propagación de las ondas electromagnéticas que, de acuerdo con su teoría, tienen el mismo carácter que las ondas luminosas. Más tarde Heinrich Hertz lograría demostrar experimentalmente la veracidad de las tesis expuestas por Maxwell. Sus teorías constituyeron el primer intento de unificar dos campos de la física que, antes de sus trabajos, se consideraban completamente independientes: la electricidad y el magnetismo (conocidos como electromagnetismo). En el año 1859 Maxwell formuló la expresión termodinámica que establece la relación entre la temperatura de un gas y la energía cinética de sus moléculas.

Fuente: Wikipedia.org

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Ecuaciones de Maxwell Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético. El aspecto más importante del trabajo de Maxwell en el electromagnetismo es el término que introdujo en la ley de Ampére; la derivada temporal de un campo eléctrico, conocido como corriente de desplazamiento. El trabajo que Maxwell publicó en 1865, A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field, modificaba la versión de la ley de Ampére con lo que se predecía la existencia de ondas electromagnéticas propagándose, dependiendo del medio material, a la velocidad de la luz en dicho medio. De esta forma Maxwell identificó la luz como una onda electromagnética, unificando así la óptica con el electromagnetismo. Exceptuando la modificación a la ley de Ampére, ninguna de las otras ecuaciones era original. Lo que hizo Maxwell fue reobtener dichas ecuaciones a partir de modelos mecánicos e hidrodinámicos usando su modelo de vórtices de líneas de fuerza de Faraday.

Ley de Gauss

Ley de Gauss para el campo magnético

La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. Se define como flujo eléctrico a la cantidad de fluido eléctrico que atraviesa una superficie dada. Análogo al flujo de la mecánica de fluidos, este fluido eléctrico no transporta materia, pero ayuda a analizar la cantidad de campo eléctrico que pasa por una superficie. Matemáticamente se la expresa como:

Experimentalmente se llegó al resultado de que los campos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, no comienzan y terminan en cargas diferentes. Esta ley primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. En otras palabras, se dice que sobre una superficie cerrada, sea cual sea ésta, no seremos capaces de encerrar una fuente o sumidero de campo, esto expresa la no existencia del monopolo magnético.

La ley dice que el flujo del campo

Como en la forma integral del campo eléctrico, esta ecuación sólo funciona si la integral está definida en una superficie cerrada.

eléctrico a través de una superficie cerrada es igual al cociente entre la carga (q) o la suma de las cargas que hay en el interior de la superficie y la permitividad eléctrica en el vacío, así:

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Ley de Faraday-Lenz La ley de Faraday nos habla sobre la inducción electromagnética, la que origina una fuerza electromotriz en un campo magnético. Es habitual llamarla ley de Faraday-Lenz en honor a Heinrich Lenz ya que el signo menos proviene de la Ley de Lenz. También se le llama como ley de FaradayHenry, debido a que Joseph Henry descubrió ésta inducción de manera separada a Faraday pero casi simultáneamente. Lo primero que se debe introducir es la fuerza electromotriz, si tenemos un campo magnético variable con el tiempo, una fuerza electromotriz es inducida en cualquier circuito eléctrico; y esta fuerza es igual a menos la derivada temporal del flujo magnético, así:

Ley de Ampére Generalizada Ampére formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampére nos dice que la circulación en un campo magnético a lo largo de una curva cerrada es igual a la densidad de corriente sobre la superficie encerrada en la curva, matemáticamente así:

donde μ₀ es la permeabilidad magnética en el vacío. Pero cuando esta relación se la considera con campos que sí varían a través del tiempo llega a cálculos erróneos, como el de violar la conservación de la carga. Maxwell corrigió esta ecuación para lograr adaptarla a campos no estacionarios y posteriormente pudo ser comprobada experimentalmente. Maxwell reformuló esta ley así:

como el campo magnético es dependiente de la posición tenemos que el flujo magnético es igual a:

Además, el que exista fuerza electromotriz indica que existe un campo eléctrico que se representa como:

con lo que finalmente se obtiene la expresión de la ley de Faraday

Lo que indica que un campo magnético que depende del tiempo implica la existencia de un campo eléctrico, del que su circulación por un camino arbitrario cerrado es igual a menos la derivada temporal del flujo magnético en cualquier superficie limitada por el camino cerrado.

En el caso específico estacionario esta relación corresponde a la ley de Ampére, además confirma que un campo eléctrico que varía con el tiempo produce un campo magnético y además es consecuente con el principio de conservación de la carga Estas cuatro ecuaciones junto con la fuerza de Lorentz son las que explican cualquier tipo de fenómeno electromagnético. Una fortaleza de las ecuaciones de Maxwell es que permanecen invariantes en cualquier sistema de unidades, salvo de pequeñas excepciones, y que son compatibles con la relatividad especial y general. Además Maxwell descubrió que la cantidad

era simplemente la velocidad de la luz en el vacío, por lo que la luz es una forma de radiación electromagnética.

Fuentes: Sears Zemansky Física vol. II, Diccionario de Física.

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Radiación Electromagnéticas La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío.

Si se aplica un cierto voltaje al electrón que está en la primera orbital se excitará adquiriendo energía y se elevará al siguiente orbital, dado a la gran inestabilidad que posee el electrón en una orbital que no le corresponde volverá a su orbital original, liberando la energía sobrante en forma de fotones.

Se llama espectro electromagnético la representación gráfica de las diferentes longitudes de onda. De estas radiaciones la única visible es la luz. Por el extremo rojo y con la ayuda de un termómetro, por sus efectos térmicos, se puede comprobar la existencia de otras radiaciones.

Fuentes: Serway vol. II, asifunciona.com

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Espectro radioeléctrico (30Hz-30GHz) Dentro de ese espectro se incluyen las ondas que permiten la transmisión de señales de radio de amplitud modulada (AM) y frecuencia modulada (FM), incluyendo televisión, teléfono inalámbrico, teléfono móvil o celular, GPS (Sistema de Posicionamiento Global), controles para gobierno de equipos remotos, etc.

Microondas (1GHz-300GHz) Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.

Rayos infrarrojos (IR) (30GHz-300GHz): Cualquier molécula, cuya temperatura sea superior a 0º Kelvin ( cero absoluto, equivalente a – 273º C ), emite rayos infrarrojos. Esa emisión se incrementa a medida que las moléculas que integran un cuerpo cualquiera adquieren mayor temperatura. Los rayos infrarrojos de baja potencia se utilizan para accionar diferentes dispositivos de control remoto.

Espectro de Luz Visible (384 THz) La radiación de la luz visible es la que nos permite ver los objetos del mundo material que nos rodea. Esta es la única parte del espectro electromagnético visible para el ojo humano.

Rayos ultravioleta (UV) (789THz-1,5 PHz): El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.

Rayos X (30 PHz) La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas.

Rayos gamma:(30EHz) Es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Rayos Cósmicos Los rayos cósmicos proceden del espacio profundo y su frecuencia supera los 3,0 x 10²² Hz (30 ZHz). Esos rayos se componen de ondas cósmicas de la más elevada frecuencia y una alta carga de energía que llegan, incluso, hasta la superficie terrestre.

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Sabías Que? Si un imán de barra es acercado a la pantalla de un televisor a blanco y negro, se observa que los electrones son desviados por el campo magnético conforme se acerca a la pantalla, provocando distorsión. Si se hace este mismo procedimiento en un televisor a color o monitor de computadora, se “dañan”, ya que estos dispositivos suelen contener una placa metálica que puede quedar magnetizada por el imán de barra y para repararlos, el técnico deberá desimantar la placa.

Si el hierro o el acero se dejan el tiempo suficiente en un campo magnético débil (como el producido por la tierra), se magnetizan.

Una cinta de casete esta hecha de finas partículas de óxido metálico unidas a una larga tira plástica. Una corriente en una pequeña espira conductora magnetiza las partículas en un patrón relacionado con la música que se está grabando. Durante la reproducción la cinta en movimiento pasa frente a una segunda pequeña espira (dentro de la cabeza reproductora) e induce una corriente que luego amplifica.

Las sustancias, en su gran mayoría, son diamagnéticas, puesto que todos los pares de electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los que hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido contrario. El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento térmico.

Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios cuya permeabilidad magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios no presentan en ninguna medida el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que su permeabilidad magnética relativa tiene valor aproximadamente igual a 1. Si se jala una tira de la cinta de un casete y se le acerca un imán de refrigerador, la cinta es levemente atraída y además se pierde la información que allí se tenia, esto debido a que el imán atrae las partículas ferromagnéticas que conforman la tira.

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La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

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La espectrometría de masas es una técnica experimental que permite la medición de iones derivados de moléculas. El espectrómetro de masas es un instrumento que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación masacarga (m/z). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto, o para determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Con frecuencia se encuentra como detector de un cromatógrafo de gases, en una técnica híbrida conocida por sus iniciales en inglés, GC-MS.

En honor a Heinrich Rudolph Hertz, en 1933 se tomó internacionalmente el acuerdo de denominar oficialmente “hertz” (Hz) a la unidad de medida de la frecuencia de las ondas hertzianas, radiofrecuencia o altas frecuencias empleadas en las transmisiones inalámbricas.

Mediante el hertz se determina también la medida de la corriente alterna de baja frecuencia que llega hasta las industrias y nuestros hogares. Sus múltiplos como, por ejemplo, el kilohertz (kHz), el megahertz (MHz) y el gigahertz (GHz), se utilizan en la práctica para medir las altas frecuencia de todo tipo de emisiones inalámbricas, como las de radio, televisión, telefonía móvil o celular, radiocontrol, etc., así como la frecuencia de trabajo de los microprocesadores de los ordenadores o computadoras.

La principal ventaja de un electroimán sobre un imán permanente es que el campo magnético puede ser rápidamente manipulado en un amplio rango controlando la cantidad de corriente eléctrica. Sin embargo, se necesita una fuente continua de energía eléctrica para mantener el campo.

Un espectrómetro de masas tiene tres componentes fundamentales: la fuente de ionización, el analizador de masa y el detector.

Según Maxwell, un cambio en un campo eléctrico (corriente de desplazamiento) da origen a un campo magnético.

Lo que transportan las ondas electromagnéticas es MOMENTUM, ENERGÍA E INFORMACIÓN y en un vacío viajan a velocidad de la Luz.

Las Ondas Electromagnéticas son generadas por cargas aceleradas, las cuales producen un campo eléctrico y un campo magnético, cada uno perpendicular al otro. Los campos magnéticos generados por bobinas se orientan según la regla de la mano derecha. Si los dedos de la mano derecha se cierran en torno a la dirección de la corriente que circula por la bobina, el pulgar indica la dirección del campo dentro de la misma. El lado del imán del que salen las líneas de campo se define como «polo norte».

Fuentes: Serway Física vol. II, Wikipedia.com, asifunciona.com, Douglas Figueroa Electromagnetismo.

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La inducción electromagnética (fem inducida) es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).

Una corriente de desplazamiento es una cantidad que esta relacionada con un campo eléctrico que cambia o varia en el tiempo. Esto puede ocurrir en el vacío o en un dieléctrico donde existe el campo eléctrico. No es una corriente física, en un sentido estricto, que ocurre cuando una carga se encuentra en movimiento o cuando la carga se transporta de un sitio a otro. Sin embargo, tiene las unidades de corriente eléctrica y tiene asociado un campo magnético.

La corriente de Foucault (corriente parásita o "Corrientes de Eddy" en ingles) es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés Léon Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del campo magnético aplicado. Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule. Más concretamente, dichas corrientes transforman formas útiles de energía, como la cinética, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto inútil, cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos.

Se denomina reactancia a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) o condensadores y se mide en Ohms. Los otros dos tipos básicos de componentes de los circuitos, transistores y resistores, no presentan reactancia.

Los electroimanes son los componentes esenciales de muchos interruptores, siendo usados en los frenos y embragues electromagnéticos de los automóviles. En algunos tranvías, los frenos electromagnéticos se adhieren directamente a los rieles. Se usan electroimanes muy potentes en grúas para levantar pesados bloques de hierro y acero, y para separar magnéticamente metales en chatarrerías y centros de reciclaje. Pág. 16

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La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.

Autora: Yenny Aranguren

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Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor tipo jaula de ardilla con dos lados planos. Un ejemplo de motor síncrono es el reloj eléctrico, que debe arrancarse a mano cuando se para. En cuanto se mantiene la c-a en su frecuencia correcta, el reloj marca el tiempo exacto. No es importante la precisión en la amplitud de la tensión.

Se llama inductancia al campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar a través de una bobina de hilo conductor enrrollado alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar señales cambiantes rápidas o lentas. Al utilizar un inductor con un condensador, la tensión del inductor alcanza su valor máximo a una frecuencia dependiente de la capacitancia y de la inductancia.

Una dificultad de los motores universales son las emisiones electromagnéticas. Las chispas del colector (chisporroteos) junto con su propio campo magnético generan interferencias o ruido en el espacio radioeléctrico.

Un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.

El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energía eléctrica que usaba transformadores se puso en operación en 1886 en Great Barington, Massachusetts, en los Estados Unidos de América. En ese mismo año, la electricidad se transmitió a 2.000 voltios en corriente alterna a una distancia de 30 kilómetros, en una línea construida en Cerchi, Italia. A partir de esta pequeña aplicación inicial, la industria eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.

Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente directa de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

Los transformadores se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

El motor llamado universal, se utiliza en sierra eléctrica, taladro, utensilios de cocina, ventiladores, sopladores, batidoras y otras aplicaciones donde se requiere gran velocidad con cargas débiles o pequeñas fuerzas. Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

Fuentes: Serway Física vol. II, Wikipedia.com, asifunciona.com, Douglas Figueroa Electromagnetismo.

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Autora: Yenny Aranguren

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APLICACIONES DE ACCIONES ENTRE CORRIENTES E IMANES. UN POLVO PARA BUSCAR HUELLAS DIGITALES. BACTERIAS MAGNÉTICAS.

Algunas investigaciones han demostrado que un tipo de bacterias anaerobias que viven en pantanos tienen una cadena de magnetita magnetizada como parte de su estructura interna. (El término anaerobio significa que esta bacterias viven y crecen sin oxígeno; de hecho, el oxígeno es tóxico para ellas.) La cadena magnetizada actúa como una aguja de brújula que permite a las bacterias alinearse con el campo magnético terrestre. Cuando las bacterias se encuentran fuera del fango en el fondo del pantano, retornan a su medio ambiente libre de oxígeno siguiendo las líneas del campo magnético, estas bacterias tienen cadenas internas de magnetita que son opuestas en polaridad a las bacterias similares del hemisferio opuesto.

Los científicos forenses usan una técnica de patrón de campo magnético para descubrir huellas digitales en la escena del crimen. Una forma de encontrar huellas latentes o invisibles consiste en esparcir polvo a base de hierro pulverizado sobre una superficie. El hierro se adhiere a los aceites corporales de la transpiración presentes y se pueden esparcir por la superficie con un cepillo magnético que nunca se pone en contacto con el polvo o la superficie.

Fuente: Serway. Faunh

SEÑALIZACIÓN DE PISTAS DE ATERRIZAJE EN AEROPUERTOS. El campo magnético de la tierra se utiliza para señalizar las pistas de aterrizaje en los aeropuertos de acuerdo con su dirección. Al final de las pistas de aterrizaje se pinta un gran número de modo que pueda ser leído por el piloto de un avión que ingresa. Este número describe la dirección en la cual está viajando el avión, expresado como el rumbo magnético, en grados medidos en la dirección de las agujas del reloj desde el norte magnético dividido entre 10. por lo tanto, una pista marcada con el 9 se dirige hacia el este (90º dividido entre 10), y una marca con 18 se dirigiría hacia el sur magnético.

Fuente: Serway. Faunh Fuente: Serway. Faunh

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Autora: Yenny Aranguren

Tutor: Prof. Howar Cordero.


TRANSPORTE MAGLEV. Una aplicación emocionante de los electroimanes superconductores que debemos esperar en el futuro es el transporte por levitación magnética, o “maglev”. Aquí se muestra un maglev experimental que se está probando en Japón. El vehículo tiene bobinas superconductoras en la parte inferior; conforme se desplaza, estas bobinas inducen corrientes en bobinas de alambre fijas en el carril y que actúan como imanes espejo que hacen levitar el vehículo, el cual flota a varios centímetros sobre el carril. La rapidez del vehículo está limitada únicamente por la fricción del aire y por la comodidad de los pasajeros. Es muy probable que en un futuro no muy lejano puedas viajar rápida y silenciosamente de una ciudad a otra en un tren del tipo maglev.

Fuente: Paul G. Hewitt, Física conceptual.

DETECTORES DE METALES. Cuando pasas por un detector de metales en un aeropuerto estás atravesando una bobina de alambre que transporta una pequeña corriente eléctrica. En la abertura de la bobina hay un campo magnético. Las bobinas detectan cualquier cambio que sufre este campo. Si llevas contigo un objeto de hierro al pasar por la bobina alteras el campo magnético. ¿Qué hace un campo magnético variable? Induce un cambio en la corriente de las bobinas. Al detectarse este cambio se activa una alarma.

REPRODUCCIÓN DEL SONIDO. Los altavoces de los aparatos de radio y de otros sistemas productores de sonido transforman las señales eléctricas en ondas sonoras. Las señales eléctricas pasan por una bobina enrollada en torno al cuello de un cono de papel. Esta bobina actúa como electroimán, la cual está ubicada cerca de un imán permanente. Cuando la corriente fluye en un sentido, la fuerza magnética empuja el electroimán hacia el imán permanente y tira del cono hacia adentro. Cuando la corriente fluye en el otro sentido, la fuerza empuja el cono hacia adentro. De esta manera, las vibraciones de la señal eléctrica hacen que vibre el cono. Las vibraciones del cono producen ondas sonoras en el aire. Fuente: Paul G. Hewitt, Física conceptual.

ALMACENAMIENTO MAGNÉTICO. Las computadoras almacenan datos en discos de plástico que han sido recubiertos con un material magnético. Se pueden imprimir patrones magnéticos en el disco cuanto éste gira y pasa junto a una cabeza de grabación. Los pulsos eléctricos codificados que contienen información se transforman en pulsos magnéticos y se almacenan en el disco. ¿Qué sucede cuando un elemento de información almacenado magnéticamente en el disco pasa girando bajo una cabeza lectora que contiene una pequeña bobina? Los impulsos se convierten de nuevo en señales eléctricas.

Fuente: Paul G. Hewitt, Física conceptual. Fuente: Paul G. Hewitt, Física conceptual.

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Aplicaciones de

Corriente Alterna

Transformador El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto de nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns).

La razón de la transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

Funcionamiento Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario ó tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario ó corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario ó corriente de salida.

Representación esquemática del transformador.

Relación de Transformación La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador. Pág. 20

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La potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

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Tipos de Transformadores.

Transformador de impedancia

Según sus aplicaciones Transformador elevador/reductor de voltaje Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.

Transformadores elevadores Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación de transformación de estos transformadores es menor a uno

Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión (tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. También existen los transformadores: de pulsos, de línea o Flyback, diferencial de variación lineal, con diodo dividido, de tensión, híbrido o bobina híbrida, Balun, electrónico, de frecuencia variable, variables y de medida.

Según su construcción Autotransformador El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.

Transformador de alimentación Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo.

Transformador trifásico Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.

Transformador con núcleo toroidal El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault. Según su construcción también tenemos los transformadores: de grano orientado, de núcleo de aire, de núcleo envolvente, piezoeléctrico.

HISTORIA El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831. La primera "bobina de inducción" inventadas por el Rev. Nicholas Callan College de Maynooth, Irlanda en 1836. Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción. En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de bobinas de inducción. Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri descubrieron la fórmula matemática de los transformadores. En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial. Fuentes: Tippens, wikipedia.org, asifunciona.com

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Motor

de Corriente Alterna. Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna. Un motor es una máquina motriz , esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o par. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos. Un generador eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación en energía eléctrica y se le puede llamar una máquina generatriz de fem. Las dos formas básicas son el generador de corriente continua y el generador de corriente alterna, este último más correctamente llamado alternador. Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y producir una fem. La máquina más simple de los motores y generadores es el alternador.

Según la Ley de Lorentz, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente.

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La mayoría de los motores modernos trabajan con fuentes de corriente alterna. Existe una gran variedad de motores de c-a, entre ellos tres tipos básicos: el universal, el síncrono y el de jaula de ardilla.

Principio de funcionamiento Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha

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Los motores de C.A. se clasifican de la siguiente manera: Asíncrono o de inducción Los motores asíncronos o de inducción son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.

Jaula de ardilla Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas)

Rotor Devanado El rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla.

Monofásicos Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una bobina de trabajo. Motor de arranque a condensador. Posee un capacitador electrolítico en serie con la bobina de arranque la cual proporciona más fuerza al momento de la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora la reactancia del motor permitiendo que entregue toda la potencia. Motor de marcha. Motor de doble capacitor. Motor de polos sombreados.

Trifásicos Motor Motor Motor Motor

de Inducción. de rotor devanado. asíncrono síncrono

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos de corriente alterna se siguen unos simples pasos tales como: Para motores monofásicos únicamente es necesario invertir las terminales del devanado de arranque. Para motores trifásicos únicamente es necesario invertir dos de las conexiones de alimentación correspondientes a dos fases de acuerdo a la secuencia de trifases.

En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último es posible en los motores de devanado separado, o los motores de conexión Dahlander. Fuentes: wikipedia.org, asifunciona.com, mimecanica popular.com

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Electroimán El tipo más simple de electroimán es un trozo de alambre enrollado. Una bobina con forma de tubo recto (parecido a un tornillo) se llama solenoide, y cuando además se curva de forma que los extremos coincidan se denomina toroide. Pueden producirse campos magnéticos mucho más fuertes si se sitúa un «núcleo» de material paramagnético o ferromagnético (normalmente hierro dulce o ferrita) dentro de la bobina. El núcleo concentra el campo magnético, que puede entonces ser mucho más fuerte que el de la propia bobina. Los campos magnéticos generados por bobinas se orientan según la regla de la mano derecha. Si los dedos de la mano derecha se cierran en torno a la dirección de la corriente que circula por la bobina, el pulgar indica la dirección del campo dentro de la misma. El lado del imán del que salen las líneas de campo se define como «polo norte». Además, dentro de la bobina se crean corrientes inducidas cuando ésta está sometida a un flujo variable. Estas corrientes son llamadas corrientes de Foucault y en general son indeseables, puesto que calientan el núcleo y provocan una pérdida de potencia en forma de calor. Cuando una corriente pasa por la bobina, pequeñas regiones magnéticas dentro del material, llamados dominios magnéticos, se alinean con el campo aplicado, haciendo que la fuerza del campo magnético aumente. Si la corriente se incrementa, todos los dominios terminarán alineándose, condición que se denomina saturación. Cuando el núcleo se satura, un mayor aumento de la corriente sólo provocará un incremento relativamente pequeño del campo magnético.

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En aplicaciones donde no se necesita un campo magnético variable, los imanes permanentes suelen ser superiores. Además, es posible fabricar imanes permanentes que producen campos magnéticos más fuertes que un electroimán de tamaño similar. Los electroimanes industriales usados para levantar peso se diseñan con las caras de ambos polos en un lado (el inferior). Eso confina las líneas de campo para maximizar el campo magnético. Es como un cilindro dentro de otro. Muchos altavoces usan una geometría parecida, aunque las líneas de campo son radiales al cilindro interior más que perpendiculares a la cara.

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Dos bobinas (dispuestas sobre el mismo eje horizontal) por las que pasan corrientes del mismo sentido, se atraen. Bobinas recorridas por corrientes de sentido opuesto, se repelen. Cuando las corrientes recorren el mismo sentido en cada bobina se crea un campo electromagnético el cual tiene una dirección contraria al otro, es por ello q se atraen. Pasa lo contrario en el caso donde la corriente recorren sentidos opuestos. Este fenómeno Electromagnético que se mencionó anteriormente, es el principio de un electroimán.

Acciones mutuas entre corrientes (Acción entre dos Bobinas) Prototipo realizado por: Agüero Esdras, Aranguren Yenny, Núñez Darwin y Romero Sharlot. Asesorado por: Prof. Darnley Guacarán.

Para el diseño de este prototipo se necesita el siguiente material: Alambre de cobre de 1mm de diámetro. 8 plus bananas y cable conductor. 4 bornes. Fuente de alimentación de (8-10)V MDF para la base. 1 Electrodo de latón de (0,5x20)cm. Procedimiento y montaje Realizar la base con la madera, colocando un trozo aéreo paralelo a la base donde se colocan los bornes con una separación ideal. Para realizar las bobinas se necesitan 2 trozos de alambre de cobre de aproximadamente 4m de longitud, proceder a hacer el enrrollado de aproximadamente 80 vueltas con un diámetro de 5cm, en cada extremo de las bobinas dejar un trozo de alambre de unos 8cm de longitud para hacer las conexiones con los bornes. Luego de haber realizado las bobinas y haberlas conectado a los bornes se coloca el electrodo de latón sin capa justo en el centro de ambas bobinas cerciorándose que quede fijado a la madera perpendicular a la base. Debe quedar como lo indica la fotografía Electromagnetismo II

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Al momento de suministrarle la corriente se observan los fenómenos antes descritos según el recorrido de las corrientes en cada bobina, cabe mencionar que acá se utiliza corriente continua para observar el fenómeno con mas claridad, al momento de suministrarle corriente alterna se observara que ambas bobinas presentan fuerzas de atracción y repulsión sin necesidad de cambiar o desconectar cualquier dispositivo. Este es una buena opción para realizar demostraciones de aula.

Fuentes: Manual de laboratorio, asifunciona.com y Wikipedia.org

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Telefonía Celular

La telefonía móvil, también llamada telefonía celular, básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) y los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red. El teléfono móvil es un dispositivo inalámbrico electrónico que permite tener acceso a la red de telefonía celular o móvil. Se denomina celular debido a las antenas repetidoras que conforman la red, cada una de las cuales es una célula, si bien existen redes telefónicas móviles satelitales. Los teléfonos celulares, por sofisticados que sean y luzcan, no dejan de ser radio transmisores personales. Siendo un sistema de comunicación telefónica totalmente inalámbrica, los sonidos se convierten en señales electromagnéticas, que viajan a través del aire, siendo recibidas y transformadas nuevamente en mensaje a través de antenas repetidoras o vía satélite.

Puede observarse un grupo de células numerado en la parte superior.

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Cuando el usuario desea realizar una llamada, el teléfono celular envía un mensaje a la torre solicitando una conexión a un número de teléfono específico. Si la torre dispone de los suficientes recursos para permitir la comunicación, un dispositivo llamado "switch" conecta la señal del teléfono celular a un canal el la red de telefonía pública. La llamada en este momento toma un canal inalámbrico así como un canal en la red de telefonía pública que se mantendrán abiertos hasta que la llamada se concluya. El diagrama que se muestra a continuación gráfica lo descrito anteriormente.

La comunicación telefónica es posible gracias a la interconexión entre centrales móviles y públicas. Según las bandas o frecuencias en las que opera el móvil, podrá funcionar en una parte u otra del mundo. La telefonía móvil consiste en la combinación de una red de estaciones transmisorasreceptoras de radio (repetidores, estaciones base o BTS) y una serie de centrales telefónicas de conmutación de 1er y 5º nivel (MSC y BSC respectivamente), que posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional.

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Radiación de teléfonos móviles y salud Los teléfonos móviles usan radiación electromagnética en el rango de las microondas , lo cual según algunos sería perjudicial para la salud humana. Una gran cantidad de investigación existe, tanto epidemiológica como experimental, en animales no humanos y en humanos, que no demuestran efectos peligrosos. Otros como los dispositivos digitales inalámbricos, tales como las redes de transmisión de datos, producen radiación similar. En él describen la investigación llevada a cabo por los investigadores rusos acerca de los efectos sobre la salud de la radiación de microondas, que ellos denominan "Enfermedad del microondas".

Absorción de radiación Parte de las ondas de radio emitidas por un equipo de telefonía celular son absorbidas por la cabeza humana. Las ondas de radio emitidas por un aparato portátil GSM pueden tener un pico de poder de 2 watts, y un teléfono análogo norteamericano tiene un poder de transmisión máximo de 3.6 watts. Otras tecnologías móviles, como el CDMA2000 y el D-AMPS, usan más bajo poder de transmisión, típicamente menos de 1 W, UVA. El máximo poder de salida desde un teléfono móvil está reglado por los estándares de teléfonos móviles y por las agencias regulatorias de cada país.

Efectos térmicos Un efecto bien conocido de la radiación de microondas es la calefacción dieléctrica, que se calienta el material dieléctrico (como el tejido vivo) por las rotaciones de las moléculas polares inducidas por el campo electromagnético. En el caso de una persona que utilice un teléfono celular, la mayor parte del efecto de calentamiento se producirá en la superficie de la cabeza, haciendo que su temperatura aumente en una fracción de grado. En este caso, el nivel de aumento de la temperatura es un orden de magnitud inferior a la obtenida durante la exposición de la cabeza a la luz solar directa. La circulación de la sangre en el cerebro es capaz de eliminar el exceso de calor mediante el aumento local de flujo de sangre.

Efectos cognitivos Un estudio de 2009 examinó los efectos de la exposición a la radiación de radiofrecuencia (RFR) emitidos por los teléfonos GSM estándar de células en las funciones cognitivas de los seres humanos. El estudio confirmó tiempo de respuesta más largo (más lento) en una tarea de memoria de trabajo espacial cuando están expuestos a la RFR de un teléfono móvil GSM estándar colocado junto a la cabeza de los sujetos masculinos, los sujetos diestros expuestos a la RFR en el lado izquierdo de su cabeza, en promedio había mucho más tiempo los tiempos de respuesta en comparación con la exposición a la derecha y la exposición simulada. La telefonía móvil para todos es un gran avance y la mejor invención del milenio, nos mantiene comunicados con grupos redes y hasta con el mundo, pero se debe tener presente que este dispositivo trabaja con radiación electromagnética a una frecuencia que se creía que no era perjudicial. Estudios realizados indican que algunas personas son mas propensas a dicha radiación, esta puede ocasionar daños en el encéfalo, en la parte genotípica y en algunos casos se ha presentado el cáncer, aunque no se ha demostrado específicamente la causa. Fuente: cabinas.net, Wikipedia.org, mibloglg.

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Circuito. Elemento del circuito

Símbolo en el circuito

Definición.

Corriente Alterna (C.A)

Corriente eléctrica que invierte su sentido de manera periódica. La corriente varía con el tiempo de modo armónico simple.

Transformador

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto de nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético.

Impedancia Z

Medida de la oposición de un circuito al paso de corriente alterna.

Capacitor C

Dispositivo para almacenar carga y energía eléctrica. Formado por dos conductores separados por un material aislante.

Diagrama de un circuito L-C Condensador-Inductor.

Diagrama de un circuito R-L (Resistencia-Inductor)

Resistencia R

Dispositivo que disipa energía. Depende de la constante de proporcionalidad del material del cual está construido el conductor.

Reóstato

Resistencia variable, por lo general operado mediante un contacto deslizante sobre una bobina.

Inductor L

También llamado bobina, dispositivo que induce corriente alterna.

Diagrama de un circuito R-C-L (resistencia-capacitorInductor)

Diagrama Eléctrico un circuito R-L. En este caso se muestra un transformador en conjunto con una resistencia. Fuentes: Sears Zemansky, Diccionario de Física, Electrotecnia2

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REFERENCIAS Bibliografías. Daintith, J. Deeson, E. (2005). Diccionario de Física. Norma. Colombia. ©

Figueroa, D. (2007). Electromagnetismo segunda edición. Copyright 2007. Venezuela. Hewit, P. (1987). Física conceptual. Mc Graw Hill. México. Sears, Z. (2000). Física universitaria vol. 2. Pearson. México. Serway, R. (2005). Física Universitaria. Thomson. México. Tippens, P. (2001). Física conceptos y aplicaciones. Mc Graw Hill. México. En la Web. Así funciona. (2010). [Documento en línea]. Disponible: http://asifunciona.com (espectro electromagnético, transformador, motor de corriente alterna, rectificador). [Consulta:2010, julio 15] Astro cosmo. (2010). [Documento en línea]. Disponible: http://www.astrocosmo.com (Diamagnetismo, Paramagnetismo, inductor, reactancia).[Consulta: 2010, julio 02]. Wikipedia Enciclopedia Libre. (2010). [Documento en línea en línea]. Disponible: http:// es.wikipedia.org/wiki/André-Marie_Ampère, foto ebrisa online.[Consulta: 2010, Junio 16]. Wikipedia Enciclopedia Libre. (2010). [Documento en línea en línea]. Disponible: http:// es.wikipedia.org/wiki/(Maxwell, Hertz, Faraday, Henry, Oersted, Tesla).[Consulta: 2010,julio 02].

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La Radiación Electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

Ondas Electromagnéticas  

Proyecto de Electromagnetismo II UPEL-IPB

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