• No se han encontrado resultados

1. CAMPO MAGNÉTICO. EL VECTOR INDUCCIÓN MAGNÉTICA 2. FUERZA MAGNÉTICA:

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "1. CAMPO MAGNÉTICO. EL VECTOR INDUCCIÓN MAGNÉTICA 2. FUERZA MAGNÉTICA:"

Copied!
28
0
0

Texto completo

(1)

1. CAMPO MAGNÉTICO. EL VECTOR INDUCCIÓN MAGNÉTICA 2. FUERZA MAGNÉTICA:

2.1. Fuerza magnética sobre una carga puntual. Aplicaciones 2.2. Fuerza magnética sobre una corriente eléctrica

3. LEY DE BIOT Y SAVART. APLICACIONES 4. LEY DE AMPÈRE. APLICACIONES

5. FLUJO MAGNÉTICO. LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNÉTICO 6. PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA

7. FENÓMENOS DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: LEY DE FARADAY Y LENZ:

7.1. Fuerza electromotriz debida al movimiento 7.2. Inducción mutua

7.3. Autoinducción

7.4. Generador de fuerza electromotriz sinusoidal 8. DENSIDAD DE ENERGÍA DEL CAMPO MAGNÉTICO 9. DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS EN CIRCUITOS:

9.1. Circuitos de corriente continua 9.2. Circuitos de corriente alterna

CAMPO MAGNÉTICO

(2)

B

Conceptos sobre el campo magnético:

Campo magnético

Vector inducción magnética

Las interacciones eléctricas y magnéticas son dos aspectos diferentes de una misma propiedad de la materia: su carga eléctrica

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Líneas de campo magnético

CAMPO MAGNÉTICO. EL VECTOR INDUCCIÓN MAGNÉTICA

Línea de campo magnético y vector inducción magnética

B

Tierra

Imán

Hilo conductor

B

I

I B

B

N

S

(3)

FUERZA MAGNÉTICA

Si se estudia el movimiento de una carga, q, que lleva una velocidad, v, en el interior de un campo magnético, B, se llega a la siguiente expresión para la fuerza magnética:

 

Fmq v   B

(4)
(5)

Fuerza magnética sobre una corriente eléctrica

(6)

Fuerza magnética sobre un hilo conductor cerrado

(7)

LEY DE BIOT Y SAVART. APLICACIONES

(8)

d I 2 I 1

B 1

dl 2

L 1

L 2

F 2

1 2

2 2

2

o I I

F L

d

  1 1 2 1

2

o I I

F L

d

 

2 1 1 2

2 1 2

F F o I I

L L d

  

1 0 1

2 B I

d

 

2 2 2 1

dF   I d   B 

dF 2I d 22 1 B2 o I I 1 2 d d 2

2 1 2 2

2

o I I

F d

d

   2 o I I 1 2 dd 2 2 o I I 1 2 d L 2

Definiciones:

 Amperio: Es la intensidad de corriente que circulando en un mismo sentido por dos conductores rectilíneos y paralelos, separados en el vacío una distancia de un metro, origina en cada uno de ellos una fuerza atractiva de 2.10

-7

N/m

 Culombio: Es la carga que atraviesa en el tiempo de un segundo la sección recta de un conductor por el que circula una corriente de un amperio

Fuerza magnética entre corrientes paralelas

(9)

I

B B

r dr= dl

dl dr=

d

dr = rd

2

o

r

B I u

r

  

drrd

o 2 o

0

I I

d 2

2 2

  

   

  

Ley de Ampère: La circulación del campo magnético a lo largo de cualquier línea cerrada es proporcional a la intensidad neta de corriente que atraviesa la superficie que delimita.

LEY DE AMPÈRE. APLICACIONES

I l

d

Bo

B d l B d r 2 o r I u r d r 2 o r I rd

(10)

B

dS B

Ley de Gauss para el campo magnético

El flujo magnético a través de una superficie cerrada cualquiera es cero

S B dS

  

FLUJO MAGNÉTICO. LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNÉTICO

 0

 B d S

(11)

I v e e - r

Momento magnético intrínseco (spin)

Momento magnético orbital

PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA

Momento magnético del electrón:

Momento magnético neto del átomo: depende de la distribución de los electrones en el átomo

Las corrientes debidas a los movimientos de los electrones a escala atómica son la causa de sus propiedades magnéticas

Magnetización

atm orb spin

m   m   m

momento magnético M   unidad de volumen

v

e

m r

L   

S I m   

Bext

Sustancia no magnetizada

Campo externo

Momento

magnético neto

(12)

Magnitudes Magnéticas

Tipo de material Se cumple Susceptibilidad Permeabilidad

Diamagnético Paramagnético

Ferromagnéticom  0

 0

m

1 0   m 

o

 

o

 

o

 

M    m m H  M    m H  M    H 

Intensidad de campo

magnético Susceptibilidad Permeabilidad

H

m

H Bext

 0

m 0

r1 

 

M H

BT  

0

0 

 

Campo magnético total

Clasificación de los materiales

En función del comportamiento de sus moléculas frente a un campo magnético exterior .

H BT

(13)

Diamagnéticosm0 0 M y B sentidos opuestos

ext

tienen

• Materiales con moléculas individuales sin momento dipolar magnético.

• En presencia de un campo externo se induce un pequeño momento dipolar magnético.

• El momento magnético inducido se opone al campo externo.

• La magnetización es, generalmente, proporcional al campo (materiales lineales).

• El efecto diamagnético es muy débil.

• Las propiedades diamagnéticas son esencialmente independientes de la temperatura.

• Bi, Cu, Ag, Au, Pb,...

Paramagnéticos

• Materiales con átomos que presentan momento dipolar magnético permanente.

• Dipolos magnéticos orientados aleatoriamente en ausencia de campo externo.

• Orientación de los dipolos magnéticos con el campo externo.

• La temperatura dificulta la orientación.

• La magnetización es proporcional al campo aplicado e inversamente proporcional a la temperatura.

• Al, Ca, Cr, Li, Mg,...

1

0  

m

    0 M y B

0

tienen

sentidos iguales

T

C B

M 

(14)
(15)

Almacenamiento magnético

Substrato (disco)

Bits

Líneas de campo Entrehierro Cabeza de lectura

(Magnetoresistencia)

Cabeza de escritura

(inducción) i

e

i

l

Magnetorresistencia

Materiales cuya

resistencia es sensible a las variaciones de campo

• Intensidad corriente fija

• Detección variación del voltaje

• No inducción. Rapidez

• Disminución tamaño celda

MR gigante (decenas %) MR colosal (miles %)

Celda de memoria o bit

Densidad de bits

Lectura de la magnetización de la celda (0 ó 1)

1956: 10

-2

Mb/cm

2

2005: 1 Gb/cm

2

Materiales ferromagnéticos con ciclos de histéresis

rectangulares y estrechos: Energía consumida

pequeña (Fe

2

O

3

; CrO

2

; CoCr, CoNi)

• Celdas pequeñas

• Señales pequeñas

• Inducción

• Inductancia más grande

• Lentitud

Distancia cabeza disco: 10

veces el tamaño atómico

(16)
(17)
(18)
(19)

Asociación de autoinducciones

(20)

1 2

U  2 LI

2

o s

L N S

L

solenoide

o s

B N I

L

1 2

2 o s U B SL

  1 2

B 2

s o

U B

V

  

Energía almacenada en un inductor: Densidad de energía del campo magnético

L , autoinducción del solenoide :m ; m   S o ;o 2

d N N

L N BdS N IS L S

dI L L

   

B, Campo magnético en el interior del solenoide:

o

s

B N I

L

DENSIDAD DE ENERGÍA DEL CAMPO MAGNÉTICO

( ) t o sen t

   

( ) o ; o o I t I sen t I

R

 

 

(21)

V a

b

I

R

+ -

S

DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS EN CIRCUITOS

Resistencia en un circuito de corriente continua Circuitos de corriente continua

Comportamiento de los tres dispositivos básicos: resistencia, condensador, autoinducción

Estado transitorio y estado estacionario

Intensidad de corriente en el estado estacionario

I o = V/R

I

t

V R

V

R I V

t 0  0  o

R I V

t finalf

(22)
(23)

Transitorio RC

(24)

Transitorio RC

(25)

Transitorio RL

(26)

t

II 0

o

R

V

V

Representación fasorial

~ V(t) R

Circuitos de corriente alterna

Resistencia en un circuito de corriente alterna

En una resistencia la tensión y la corriente están en fase

t sen V

) t (

Vo

R ) t ( I ) t ( V )

t (

VR

t sen I

) t (

Io

R I oV o

R ) t ( I t

sen

V o  

t R sen

) V t (

Io

(27)

~ V(t) C

t

/2

II 0

o

C

V

V

Condensador en un circuito de corriente alterna

cos ( )

t sen t  2

   

C

1

X C  Reactancia capacitiva

o Capacitancia

Representación fasorial En un condensador la tensión se retrasa

/2 rad con respecto a la corriente

t sen V

) t (

Vo

C ) t ( ) Q

t ( V )

t (

VC

C ) t ( t Q

sen

V o  

t sen CV

) t (

Qo

t cos V

dt C ) t ( ) dQ

t (

I    o

) t

( X sen

) V t ( I

C

o    2

) t

( sen I

) t (

Io    2

C o

o X

IV

(28)

~ V(t) L

t

/2

II 0

o

L

V

V

Autoinducción en un circuito de corriente alterna

cos ( )

t sen t  2

 

  

X

L

L  Reactancia inductiva

o Inductancia

Representación fasorial En una autoinducción la tensión se adelanta /2 rad con respecto a la corriente

t sen V

) t (

Vo

dt ) t ( L dI )

t ( V )

t (

VL

dt ) t ( L dI t

sen

V o  

t L cos

tdt V L sen

) V t (

I o o

   

 

) t

( X sen

) V t ( I

L

o    2

) t

( sen I

) t (

Io    2

L o

o X

IV

Referencias

Documento similar

De todas las variables eléctricas de que se disponian datos, aparte del campo electrico (conductividad, densidad de carga electrica, movilidad lonica, corriente eléctrica

Hipertermia, magnética, dispositivo, tratamiento, cáncer, oncológico, electrónico, Arduino, ATMega, 2560, C, PCB, Altium, Designer, diseño, simulaciones, PSpice, ingeniería,

Como asunto menor, puede recomendarse que los órganos de participación social autonómicos se utilicen como un excelente cam- po de experiencias para innovar en materia de cauces

La voluntad de la Ley 13/2003 es, pues, inequívoca sobre la rela- ción entre las planificaciones eléctrica estatal y territorial y urbanís- tica en lo relativo a las

En presencia de un campo externo (como el producido por un solenoide en cuyo interior está el material) dicho campo tiende a alinear todos los momentos magnéticos en su dirección,

We assume the wire is closely and evenly spaced so that the number of turns in the winding, per centimeter length along the cylinder, is a constant, n.. Now the

- Esta interacción también actúa entre nucleones como una fuerza residual de la interacción fuerte cuyas partículas de campo son mesones sin carga de color.. La

localización; síntoma de debut; sexo; volumen tumoral en centímetros cúbicos en resonancia magnética (en secuencia T1 con gadolinio, calculado como AxBxC/2; siendo A el