Magnetismoa: Korronte Elektrikoaren Indukzioa

MAGNETISMOA

Imana burdinazko objektuak bortizki erakartzeko gai den gorputza da. Bi polo bereizten dira (I eta H poloak). Mota berekoek aldaratu eta kontrakoek erakarri. Ipar poloa Lurraren Ipar geografikorantz orientatzen da. Poloak ezin dira banandu.

Burdina, kobaltoa, nikela edo metal horien aleazioak ere bihur daitezke iman artifizial, normalean erabiltzen ditugunak.

Oersted-en esperimentua

Korronte elektrikoak iparrorratzaren orratz imandua desbideratzen du. Kabletik korronterik ez badabil, orratza iparraldera seinalatu. Korrontea pasatzen bada, orratzak korrontearen norabidearekiko perpendikular orientatuko da. Honen bidez jakin ahal dugu elektrizitatea eta magnetismoa estu erlazionaturik daudela.

Magnetismo naturalaren azalpena

Magnetismo naturala materiaren barnean eratzen diren korronte txiki eta itxiek sortzen dute. Korronte txiki horiek atomoen barnean elektroiek dituzten higidurekin identifikatzen dira. Nukleoaren inguruan biraka dabilen elektroia korronte baten baliokidea da, eta horrek iman txiki baten moduko efektu magnetikoak sortzen ditu.

Dipolo magnetikoak: (iman txikiak)

• Jarrera material ez-imandu: Noranzko !=
• Jarrera material imandu: Noranzko==

Eremu magnetikoaren azterketa

Eremu magnetikoa iman batek edo korronte elektriko batek bere inguruko espazioan sorturiko pertubazioa da.

Eremu magnetikoaren adierazpen grafikoa

Eremu magnetikoa nolakoa den ikusarazteko, indukzio magnetikoaren lerroak erabiltzen dira.

-Espazioko puntu bakoitzean, indukzio magnetiko bektorea, B induzio-lerroen ukitzailea da eta lerroen norazko berbera du.

-Eskualde bateko indukzio magnetikoaren lerroen dentsitatea eta B eskualde horretan duen modulu proportzionalak dira.

Tesla eta SI sistemako beste unitateen arteko erlazioa honako hau da:

1T=NC m s((-1))= 1NA m

Tesla unitatea nahiko handia da: Lurraren eremu magnetikoa10^-4 T baino zerbait txikiagoa da, eta iman bortitz batena 0,1 T-koa. Horregatik, kasu askotan gauss (G) unitatea erabiltzen da. 1G = 10^-4 T

Ampere-ren teorema

Eremu magnetikoaren zirkulazioa indukzio magnetikoaren eta ibilbide-elementuaren arteko biderkadura eskalarraren integrala da, ibilbide horretan zehar buruturikoa.

Edozein kurba itxitan zehar, C , kalkulaturiko eremu magnetikoaren zirkulazioa iragazkortasunaren ,0, eta C kurba itxiak mugaturiko gainazala zeharkatzen duen korronte elektrikoaren intentsitatearen I, arteko biderkadura da.

cB dl = 0 x Ic

Higitzen ari den kargaren gaineko indarra: Lorentz-en legea

Propietateak:

• Karga pausagunean badago, eremuak ez dio inolako indarrik eragiten.
• karga higitzen ari bada:
  • kargaren balioaren, q, proportzionala da.
  • v abiaduraren perpendikularra.
  • Modulua abiaduraren norabidearen mendekoa.

Lorentzen indarra deritzo.

• Modulua: F=q(VxB)F=qVB
• Lorentzen indarraren norabidea VxB biderkadura bektorialak determinaturikoa da. Noranzkoa ezker-eskuaren arauaren bidez.
• FmVWfm=0 Fm(indar magnetikoa)
• Fm ezin du abiaduraren modulua aldarazi baina bai norabidea.
• Lorentzen idarrak, kargak higidura zirkular uniformea burutzera bultzatuko du: indar zentripetuarekin berdintzen lortzen dugu zirkunferentziaren erradioa kalkulatzea:

F=maz= mV2R

qvB=mV2R

R=mVqB

Korronte elementu baten gaineko indar magnetikoa.

Korronte elektrikoa zirkulatzen ari den eroaleak indar bat jasaten du eremu magnetikoan kokatuta dagoenean. Eremu magnetikoak korrontea osatzen duten kargei egindako Lorentz-en indar guztien erresultantea da.

• Korronte elemetu batean
  • dF=I(dlB)
• Eremu magnetiko uniformean dagoen hari zuzen eroale batean
  • F=I(lB)

Korronte paraleloen arteko indarrak

Korronte elektrikoak noranzko berekoak izatean, hariek elkartzeko joera hartzen dute. Aurkako noranzkoak izatean aldaratzen dira.

• Bi eroale zuzen mugagabeak elkarri luzera-unitateko egiten diotena
  • Fl=I1I22d

Materiaren portaera eremu magnetikoan

-Substantzia paramagnetikoak: Iragazkortasun erlatiboa unitatea baino handiagoa da. Dipolo atomikoen parte txiki bat kanpoko eremu magnetikoaren noranzko berean orientatzen delako. Imanek oso motel erakarri.

-Substantzia diamagnetikoak: Iragazkortasun erlatiboa unitatea baino txikiagoa.

Dipolo atomikoen parte txiki bat kanpoko eremu magnetikoaren aurkako noranzkoan orientatzen delako. Imanek oso motel aldarazi.

-Substantzia derromagnetikoak: Imanek oso bortizki erakartzen dituzte substantzia ferromagnetikoak. Gainera, material ferromagnetikoak oso erraz imandu daitezke eta.

1Korronte elektrikoaren indukzioa

Faraday-ren saiakuntzak

1.saiakuntza: Iman baten higidura harilaren barnean:

• Imana harilera hurbiltzean, korronte indukzitua agertzen da imana higitzen ari den bitartean.
• Imana urruntzean, alderantzikatu egiten da korronte induzituaren noranzkoa.
• Harila eta imana geldi egonez gero, ez da inolako korronte induziturik sortzen.

Emaitza berdinak harila edo imana mugituz gero. Ondorioa: Zirkuitu batean korronte elektrikoa induzitzeko beharrezkoa da zirkuitua zeharkatzen duten indukzio lerroen kopurua aldatzea. Korronte induzituaren intentsitatea imanaren abiaduraren, imanaren eremu magnetikoaren intentsitatearen eta haril-espira kopuruen araberakoa da.

2.Saiakuntza: zirkuitu elektriko baten itxiera eta irekiera

• Etengailua konektatzean, korronte elektrikoa induzitzen da bigarren harilean. Bihariletako korronteek elkarren aurkako noranzkoak dituzte.
• Etengailua deskonektatzean, beste korronte elektriko bat induzitzen da bigarren harilean. Alderantzizko noranzkoa du.
• Lehenengo harileko korronte-intentsitatea handiagotuz edo txikiagotuz doanean korronte elektrikoa induzitzen da bigarren harilean, Intentsitatea konstantea ez du korrontea induzitzen.

Ondorioa: Indukzio elektromagnetikoa da zirkuitua zeharkatzen duten indukzio magnetikoaren lerro kopurua aldatzean sortutako korronte elektrikoa.

LENZ-EN LEGEA

Induzituriko korrontearen noranzkoa korronte hori sorrarazten duen kausaren aurka egiteari dagokiona da.

Iman baten ipar poloa espira baterantz hurbiltzean, handitu egiten dugu espiranzeharreko fluxu magnetikoa. Lenz-en legearen arabera, korronte induzituaren noranzkoa, fluxu magnetikoaren aldakuntzari aurka egingo dio eta ipar polo bat sortuko da alde horretan hurbiltzen ari den ipar poloa aldentzeko.

Imana urruntzean korrontearen noranzkoaalderantzikatu egiten da, aurkako eremu magnetiko bat sortuz eta espiraren alde horretan

hego polo bat sortuko da aldentzen ari den ipar poloa erakartzeko.

Faraday-ren legea

Indukzio elektromagnetikoa deritzon fenomeno hori lege matematiko baten bidez formula daiteke:

Faraday-ren legeak. Lege horrek zera dio:

Zirkuitu bateko indar elektroeragile induzitua, zirkuitu horretan sortzen den fluxu magnetikoaren aldaketaren abiaduraren berdina da, zeinuz aldatuta.

= -ddt

Zeinu negatiboak indar elektroeragile induzitua fluxu magnetikoaren aldakuntzaren aurkakoa dela adierazten digu (Lenz-en legea).

Indukzio elektromagnetikoaren aplikazioak

SORGAILU ELEKTRIKOA:

Energia mota jakin bat energia elektriko bihurtzen duen edozein dispositibori sorgailu elektrikoa deritzo. Sorgailuak korronte elektriko jarraitua sortzen badu, dinamoa deritzo, eta korronte alternoa sortzen badu, alternadorea.

ALTERNADOREA:

Iman iraunkorrek sorturiko B eremu magnetiko uniforme batean era mekanikoan ω abiadura angeluar konstantean birarazten den espira lau bat da alternadorea.

Espira eremu magnetikoan biraka dabilen bitartean, espirako fluxu magnetikoa aldatuz doa eta beraz, indar elektroeragile bat, , induzitzen da espiran, eta horrek kanpo-zirkuituan korronte elektrikoa zirkularazten du.

Espirak S azalera duela suposatuz, aldiune bakoitzean espiran zeharreko fluxu magnetikoa:

Lorentz indarra:

Fm= q(vB)

Fuerza en un conductor:

Fm=I (lB)luzera-unitateko: Fl=0 I1I22dN/m

Eremua (B):0=410^-7

• Espira circular: B=0 I2r(T)
• Conductor infinito: B=0 I2a
• Selenoideak: B=NlI

qvB=mv2r

Fluxu magnetikoa: (Wb)

=BxS

=NBS cos

N= espira kop

B= Eremu magnetikoa

S= azalera

=IR(Unitatea = Volt)

=-t