Conceptos Fundamentales de Electromagnetismo: Inducción y Magnetismo

Electromagnetismo: Inducción y Propiedades Magnéticas

Fenómenos de Inducción Electromagnética (Tema 8)

Condición: Si el campo magnético (B) es variable, el campo eléctrico (E) resultante es no conservativo, rotacional y no electrostático.

Ley de Faraday

Ley experimental independiente, se cumple en todos los casos, válida en regiones vecinas al conductor. Relaciona un campo eléctrico no conservativo en el vacío con la velocidad de variación de flujo magnético.

El signo negativo indica que la fuerza electromotriz (fem) inducida es tal que se opone a la causa que lo produce.

Ley de Lenz

Es una consecuencia del principio de conservación de energía (acción y reacción).

Corrientes de Foucault

Siempre que varíe B en el seno de un material conductor, se engendrará un campo eléctrico no conservativo (electromotor) y se producirá un campo de corrientes con densidad.

Se producen cuando se mueve un objeto metálico en un campo B no homogéneo.

Coeficiente de Autoinducción (L)

Depende del medio y de las características del circuito. Depende de las características físicas y geométricas (medio y permeabilidad).

Energía Magnética

(Cerrando interruptor) se almacena en el solenoide/autoinducción.

Solenoide: μN²S/L

Energía por unidad de volumen: W = 1/2 BH

Energía magnética: dW = IO

Propiedades Magnéticas de la Materia y Circuitos Magnéticos (Tema 7)

M: Momento magnético por unidad de volumen. M = IL⁻¹.

M (Imanación): (No función de estado) depende de las características del imán + momento magnético.

La excitación magnética (H) no depende del medio y es la causa de que exista B.

Definición (Comportamiento en Campo No Uniforme)

Sometidas a un campo B no uniforme:

• Las sustancias diamagnéticas se desplazan a regiones donde el campo es más débil.
• Las sustancias paramagnéticas se desplazan a regiones donde el campo es más intenso B.

M = B/U - H

Cuanto mayor sea la H negativa necesaria para desimanar la pieza, tanto más permanente será el imán.

Circuito Magnético

Volumen del espacio en el que existe un campo B constituido por un material ferromagnético en el que quede confinado la totalidad del flujo magnético, y en el que las líneas de campo se cierran sobre sí mismas.

El flujo no es constante en todo el circuito debido a que siempre hay pérdidas de flujo, ya que no existen aislantes magnéticos.

Permeabilidad Magnética (μ)

Depende del valor del campo y de los estados magnéticos precedentes.

Teorema de Ampère

La circulación del campo magnético en una curva cerrada C es igual a la suma de las intensidades que atraviesan la superficie que se apoya en la curva cerrada C, multiplicado por una constante que depende del medio (permeabilidad).

Electrones de Valencia en un Conductor (Corriente Alterna)

Si la corriente es alterna, los electrones de valencia vibran respecto a su punto de reposo, propagando la oscilación (la onda) por el conductor.

Ejemplo de Inducción

1. Un circuito en un campo magnético uniforme aumenta su superficie: Solamente se inducirá fuerza electromotriz si existe un aumento en la componente paralela al campo magnético del vector superficie.