Magnetismo, Transformadores y Alternadores: Un Estudio Detallado

Magnetismo y sus Propiedades

PARAMAGNÉTICAS: El paramagnetismo se presenta en sustancias cuyos átomos tienen momentos magnéticos permanentes que interactúan entre sí solo muy débilmente, dando lugar a una susceptibilidad magnética (Xm) positiva y muy pequeña. La fracción de los momentos que se alinean con el campo depende de la intensidad de este y de la temperatura. Esta fracción es normalmente pequeña, pues la energía de un momento magnético en un campo magnético externo es típicamente mucho menor que la energía interna de un átomo del material.

FERROMAGNÉTICAS: El ferromagnetismo se presenta en el hierro, cobalto y níquel y en aleaciones de estos materiales entre sí. El ferromagnetismo es debido a una interacción intensa entre los electrones de una banda parcialmente llena de metal o entre los electrones localizados que forman momentos magnéticos sobre moléculas o átomos vecinos. Esta interacción, llamada interacción de intercambio, disminuye la energía de un par de electrones con espines paralelos. A temperatura por encima de una temperatura crítica, denominada temperatura de Curie, la agitación térmica es suficiente para destruir la alineación de momentos y los materiales ferromagnéticos se convierten en paramagnéticos.

DIAMAGNÉTICAS: Los materiales diamagnéticos son aquellos que tienen valores negativos muy pequeños de susceptibilidad magnética Xm. Una sustancia será diamagnética si sus átomos tienen momento angular neto cero y, por tanto, no poseen momento magnético permanente. Los momentos magnéticos inducidos que causan el diamagnetismo poseen magnitudes de orden 10^-5 magnetrones de Bohr.

Ciclo de Histéresis

Consiste en que un ferromagnético al magnetizarse mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. La histéresis magnética es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización en el pequeño imán, que se codifica con un 0 o un 1. Para poder conocer el ciclo de histéresis de un material, se puede utilizar un Magnetómetro de Kopsel, que se encarga de proporcionar al material ferromagnético los cambios sinusoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.

Transformadores y Alternadores

TRANSFORMADOR: Dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir la FEM de alterna (de forma que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida). Los transformadores se basan en el fenómeno de Inducción Magnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo de hierro dulce.

ALTERNADOR: Es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica mediante inducción magnética.

Capacidad Calorífica y Propagación del Calor

CAPACIDAD CALORÍFICA de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura de una determinada sustancia. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica.

CALOR ESPECÍFICO: es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad.

PROPAGACIÓN DEL CALOR:

• Conducción: Proceso típico en sólidos, agitación de moléculas y se produce por intercambio de energía de vibración entre moléculas.
• Convección: (Líquidos y Fluidos) Hay movimiento provocado por diferencia de presión. Hay intercambio real de moléculas.
• Radiación: Basado en la emisión de ondas electromagnéticas y que se propagan a través del vacío.