Fundamentos del Magnetismo, Electromagnetismo y Dispositivos Eléctricos
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Fundamentos del Magnetismo y la Electricidad
La magnetita es un mineral de hierro que posee propiedades magnéticas en estado natural.
El Imán y sus Polos
Un imán está formado por dos polos opuestos indivisibles. Los polos del mismo signo se repelen, mientras que los polos de signos contrarios se atraen.
Clasificación de Materiales Magnéticos
Los materiales magnéticos se clasifican en:
- Ferromagnéticos: hierro, níquel, acero, ferrita.
- Paramagnéticos: aluminio, platino, manganeso y cromo.
- Diamagnéticos: cobre, cinc, oro, plata.
Principios de Electromagnetismo
Descubrimiento de Oersted
Oersted descubrió que una corriente eléctrica que circula por un conductor produce un campo magnético alrededor de este.
Inducción Magnética
La inducción magnética es la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa perpendicularmente la unidad de superficie.
Fuerza Electromotriz (FEM)
La fuerza electromotriz (FEM) es la capacidad que posee una bobina para generar líneas de fuerza en un circuito magnético.
La Espira
Una espira es un conductor al que se le ha dado forma cilíndrica. Por lo tanto, al circular una corriente eléctrica, se crea un campo magnético alrededor de la misma.
Ley de Faraday
En 1831, Faraday descubrió el principio de inducción electromagnética, el cual afirma que si un conductor corta perpendicularmente las líneas de fuerza de un campo magnético (o si las líneas de fuerza cortan el conductor), se induce en el conductor una FEM inducida. Si se cierra el circuito, aparecerá una corriente eléctrica.
Componentes y Fenómenos Eléctricos
El Transformador
Un transformador posee dos bobinados, uno primario y otro secundario, que se arrollan sobre un núcleo magnético común formado por chapas magnéticas apiladas. Al conectar el bobinado primario (con su número de espiras) a una tensión alterna U1, se produce en el núcleo magnético un flujo variable. Este flujo variable circula a través de todo el núcleo magnético y corta los conductores del bobinado secundario. Por la Ley de Faraday, en un conductor que corta las líneas del campo magnético se genera una fuerza electromotriz inducida, y tendremos una tensión en la bobina del secundario que será proporcional a las espiras.
Corrientes Parásitas de Foucault
Este efecto aparece cuando se utilizan corrientes alternas y estas corrientes variables generan un flujo que recorre los núcleos de hierro de los transformadores. En el núcleo de hierro se crean corrientes parásitas en forma de torbellino, llamadas de Foucault, que se cierran formando torbellinos. Este fenómeno reduce considerablemente el rendimiento de las máquinas eléctricas.
La Autoinducción
La autoinducción ocurre cuando por una bobina circula una corriente variable y esta, a su vez, genera un campo magnético que, al cortar los conductores de la propia bobina, origina en ellos una FEM inducida.
Principio de Funcionamiento de un Motor
Es el inverso al de un generador eléctrico. Es decir, al aplicar una fuerza electromotriz a unos conductores eléctricos que se encuentran dentro de un campo magnético, estos se moverán, proporcionando el giro del motor.
Histéresis Magnética
La histéresis magnética tiene una gran importancia en los materiales magnéticos, ya que este fenómeno produce pérdidas en los núcleos de los electroimanes cuando son sometidos a campos magnéticos alternos. Estas pérdidas se transforman en calor y reducen el rendimiento en transformadores. La palabra 'histéresis' significa 'historia magnética de un material'.
Instrumentos y Dispositivos de Seguridad
La Pinza Amperimétrica
La pinza amperimétrica permite medir intensidades de corriente de un conductor sin necesidad de realizar contactos eléctricos ni separar las conexiones. Su principio de funcionamiento se basa en que el conductor produce un campo magnético que se conduce con facilidad por el circuito magnético de la pinza.
El Diferencial
El diferencial es un dispositivo que interrumpe el circuito en caso de fallo de aislamiento, desconectando el circuito general y, de esta forma, protege a las personas del peligro de electrocución.