Bloque 2 TEMA: Inducción electromagnética
FÍSICA 2º BACHILLERATO
PORTACELI – CURSO 17/18
Síntesis de Maxwell
• Alrededor de 1873, el físico James Clerk Maxwell (Escocés), elabora una síntesis de todos los conocimientos adquiridos hasta el momento sobre el electromagnetismo y sus efectos. El resultado de aquella síntesis es la TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA DE MAXWELL, la cual cuenta con 4 ecuaciones que resumen y conectan los efectos electromagnéticos y los asocian a una propiedad: CARGA ELÉCTRICA.
Síntesis de Maxwell
1. Ecuación de Gauss para el campo eléctrico
2. Ecuación de Gauss para el campo magnético
- Relaciona el flujo de un campo eléctrico a través de una superficie cerrada con la carga contenida en el interior de dicha superficie. - Permite obtener el valor del E. - Implica que las líneas del E son ABIERTAS. - E campo central y conservativo.
- Establece que el campo magnético es NO CONSERVATIVO, y no se le puede asociar ningún potencial del que pueda derivar. - Líneas de B CERRADAS, no existen polos magnéticos aislados.
Síntesis de Maxwell
3. Ley de Faraday-Lenz Generalizada
- Un campo magnético variable en el tiempo produce un campo eléctrico.
Síntesis de Maxwell
4. Ley de Ampère-Maxwell
𝐵 · 𝑑𝑙 = 𝜇0𝜀0𝑑𝜑𝐸𝑑𝑡+ 𝜇0 𝐼
Las corrientes eléctricas y los campos eléctricos variables dan lugar a campos magnéticos.
Síntesis de Maxwell
• Estas 4 ecuaciones, junto con la Fuerza de Lorentz explican los fenómenos electromagnéticos existentes.
• Más tarde, Hertz (1887) demostró la Teoría de Maxwell (y más cositas… ver Bloque 6)
• Onda electromagnética: superposición (ortogonal) de un E y un B, propagándose en el tiempo.
• Luz: onda electromagnética
𝑐 =1
𝜀0𝜇0= 3 · 108[
𝑚
𝑠]
• Relación instantánea: E = c·B
AUTOINDUCCIÓN
Coeficiente de Autoinducción L Henrio = Weber · Vuelta / Amperio
Variación de R => Variación de I => Variación de B => Variación de Flujo => Aparece f.e.m. Inducida
INDUCCIÓN MUTUA
TRANSFORMADOR
• F.e.m. inducida:
• Transformador ideal (sin pérdidas):
𝑃1 = 𝑃2 𝑉1 · 𝐼1 = 𝑉2 · 𝐼2
EFECTO TRANSITORIO:
𝐼 = 𝐼0 · (1 − 𝑒
−𝑡𝑅𝐿 )
Generación de C.A.
• Generadores de C.A.
– Surgen de los experimentos de Faraday.
– Transforman energía mecánica en energía eléctrica.
• Mecanismo utilizado: variación del flujo magnético a través del giro de la espira => variación del factor ‘cos φ’ (ángulo entre la espira y el campo magnético).
Generación de C.A.
NOTA: Página 172 del libro.
Generación de C.A.
cos𝜑 → cos 𝜔𝑡 ⇒ 𝜑𝐵 = 𝐵 · 𝑆 · cos 𝜔𝑡 ⇒
𝜀 = −𝑑𝜑𝐵𝑑𝑡= 𝐵 · 𝑆 · 𝜔 · sen 𝜔𝑡
Si tuviéramos N espiras entonces: 𝜀 = 𝑁 · 𝐵 · 𝑆 · 𝜔 · sen 𝜔𝑡 = 𝜀0 · sen 𝜔𝑡 ; Donde 𝜔 = 2𝜋𝑓
Diferencias CA - CC
• Corriente Continua:
– Producida por dinamos.
– Valores constantes (V).
• Corriente Alterna:
– Producida por alternadores.
– Valores de pico (Vo)
– Valores instantáneos (V)
– Valores eficaces: Ve = Vo/√2 -> Equivalentes a CC
ALTERNADOR
DINAMO
¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!