Conceptos Fundamentales de Física: Energía y Electromagnetismo

Energía

La Energía es la capacidad de un medio o un sistema para producir trabajo y/o transmitir calor.

Se puede medir en Julios (J), Calorías (cal) y Kilovatios-hora (kWh).

Formas de la Energía

• Energía mecánica (Potencial y cinética)
• Energía química (Reacciones químicas)
• Energía eléctrica (Movimiento de electrones)
• Energía calorífica (Conducción, convección y radiación)
• Energía electromagnética (Se transmite en el vacío)
• Energía nuclear

Fuentes de Energía

Fuentes No Renovables

• Carbón (Turba, Lignito, Hulla, Antracita)
• Petróleo (Combustible, Plásticos)
• Gas natural
• Combustibles nucleares

Fuentes Renovables

• Energía hidráulica
• Energía eólica
• Energía geotérmica
• Energía mareomotriz
• Energía de las olas

Producción de Energía Eléctrica

Procesos químicos (baterías) y procesos electromagnéticos. Las centrales térmicas queman carbón para calentar agua y mover una turbina (o aire que entra en una turbina, se comprime y calienta).

Transformación de la Energía

La transformación de las distintas formas de energía.

Principio de Conservación de la Energía

En toda transformación que experimenta un sistema cerrado, la diferencia entre el calor intercambiado con el medio externo y el trabajo realizado por el sistema es constante.

Concepto de Rendimiento

En todo proceso en el que se obtenga trabajo mediante la transmisión de calor de un foco caliente a un foco frío, este último foco absorberá parte del calor.

Máquinas de Corriente Continua y Alterna

Principios Básicos de Electromagnetismo

El campo magnético es una distorsión producida en el espacio que les rodea. Se representa a través de líneas de campo y se mide en Teslas (T).

Fuerzas Magnéticas: Ley de Lorentz

Establece la fuerza experimentada por una carga en movimiento, dependiendo de la magnitud de la carga (q), el producto vectorial de su velocidad (v) y la magnitud del campo magnético (B). En forma escalar: Fm = q * v * B * sen(α). En forma vectorial: F = q * (v x B).

Fuerza sobre un Conductor Rectilíneo

Se usa el mismo principio (Ley de Lorentz) pero aplicado a muchas cargas en movimiento a lo largo del conductor.

Fuerza sobre una Espira

Cuando pasa una fuerza magnética a través de un campo magnético se forman varias fuerzas, proporcional a...

Campo Magnético Creado por Corrientes

Campo Creado por una Corriente Rectilínea

Se rige por la regla de la mano derecha.

La intensidad del campo depende de la permeabilidad magnética del medio, la corriente que circula por el conductor y la distancia al conductor.

Campo Creado por una Espira

Campo creado por una espira.

Fuerza Electromotriz (f.e.m.)

Fuerza creada por un generador: Fuerza Electromotriz (f.e.m.).

Su magnitud viene determinada por la variación de flujo magnético y el cambio en las magnitudes relevantes (como el tiempo).

Ley de Faraday

Faraday determinó que la fuerza electromotriz inducida (f.e.m.) en una bobina formada por n espiras depende de la rapidez de cambio del flujo magnético que atraviesa la bobina (la cantidad de líneas de campo que pasa por todas las vueltas).

Para el caso de una espira girando en un campo magnético con una velocidad de rotación ω, la magnitud de la f.e.m. será 0.

Constitución Básica de las Máquinas de Corriente Continua

• Un elemento que crea el campo magnético.
• Un elemento que permite el movimiento de rotación.
• Un elemento que permite el paso de la corriente eléctrica.

Inducido: También conocido como rotor, es la parte móvil de la máquina y sobre este se induce el campo magnético.

Inductor: Se le suele llamar estátor, la parte fija que genera un flujo magnético sobre el inducido, creando así un campo magnético.