CONCEPTOS DE ELECTROTECNIA PARA APLICACIONES INDUSTRIALES

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ELECTROMAGNETISMO



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ELECTROIMÁN: Barra de hierro dulce que adquiere propiedades magnéticas al circular una corriente eléctrica por un hilo enrollado a su alrededor a modo de bobina, dando origen a un campo magnético. Cuando la corriente cesa, el hierro se desimanta. Se emplea en los electromotores, timbres, interruptores, para levantar chatarra, etc.

Campo electromagnético: Espacio en el que se dan simultáneamente un campo eléctrico y otro magnético estrechamente relacionados entre sí.

ELECTROMAGNETISMO

El concepto de inductancia fue estudiado y descubierto por Faraday en 1831. De forma general, la inductancia es la propiedad de un elemento del circuito que aprovecha la capacidad de la energía de almacenarse en una bobina en forma de campo magnético. Sin embargo, una característica importante y distintiva de la inductancia es que, se manifiesta su existencia en un circuito sólo cuando existe
corriente alterna. Así, aunque un elemento pueda tener inductancia en virtud de sus propiedades geométricas y magnéticas, su presencia en el circuito no se percibe a menos que haya un cambio de la corriente en función del tiempo (corriente alterna, AC) dependiendo este campo magnético de la intensidad.

Cuando una corriente circula por un circuito eléctrico, los campos magnético y eléctrico que se forman nos explican algo sobre las características del circuito. En la siguiente figura se representa una línea bifilar abierta y los campos magnéticos y eléctricos asociados a ella.

Campos magnéticos y eléctricos asociados a una línea bifilar

 

SENTIDO DEL CAMPO MAGNÉTICO El primero en descubrir los efectos magnéticos de la corriente eléctrica fue el físico danés H. C. Oersted, quien en 1881 observó que la aguja de una brújula en las proximidades de un conductor eléctrico se desviaba cuando circulaba corriente por el conductor, o sea la aguja magnética experimentaba una desviación de su posición de equilibrio cuya magnitud dependía de la intensidad de la corriente y de la distancia entre el conductor y la aguja. La orientación final de la aguja imantada dependía también del sentido de circulación de la corriente.

La explicación de este fenómeno parte del hecho que alrededor de cualquier carga eléctrica en movimiento se forma un campo magnético perpendicular al vector velocidad de la partícula, cuya dirección se determina utilizando la regla de la mano derecha. Por tanto si en vez de tener una carga puntual tenemos un flujo continuo de cargas por el interior de un conductor en el sentido AB, tomando con el dedo pulgar el sentido de la corriente, la dirección del campo magnético será desde el centro de la mano hacia la punta de los dedos formando círculos concéntricos alrededor del conductor.

PROBLEMA 54. Una bobina plana circular está formada por 40 espiras de alambre y es de un diámetro de 16 cm. ¿Qué corriente debe pasar a través de la bobina para producir en su centro un campo de 5 oersteds?

Solución ,

PROBLEMA 55. Un solenoide de 2 metros de longitud y 4 cm de diámetro se bobina con 15 espiras por cm de longitud. ¿Cuál es la intensidad de campo en el centro del solenoide si pasa una corriente de 0,5 amperes a través del devanado?

SOLUCIóN. El diámetro del solenoide es inmaterial; además la longitud total no se considera, porque se da el número de vueltas/cm ( N/l ) .

PROBLEMA 56. Dos alambres largos, paralelos, están separados 20 cm, transportando respectivamente una corriente de 30 y 15 amperes, en direcciones opuestas (Fig. 2-2). a) Determinar la intensidad de
campo en un punto medio entre los alambres y un punto (P) situado a 6 cm fuera del alambre que conduce los 30 amperes. b) Si las corrientes fueran de la misma dirección, ¿cuál sería la intensidad de campo en el centro y en el punto P?

SOLUCIóN. a) Para alambres que conducen corrientes en direcciones opuestas, el campo resultante en el centro de los alambres, será la suma de los campos producidos por los alambres individuales. Esto es ev¡dente cuando se consídera la dirección de los campos individuales. La dirección del campo que rodea a un alambre recto está determinada apuntando con el dedo pulgar de la mano derecha en la dirección convencional (+ a -) de la corriente; los dedos restantes, cerrados alrededor del alambre, indican la dirección de las líneas de fuerza del campo. Si se hace esto para los alambres de la Fig. 2-2, la dirección del campo en el centro de los alambres, es entrando en la pantalla (alejándose del lector) , para cada uno de los alambres. Por lo tanto, los campos se suman. Entonces,

Campo total en el centro de los alambres =

Fig. 2-2. Ilustración del Problema 56.

La dirección del campo en el punto P (fuera de los alambres) debido a la corriente de 30 amps, es saliendo de la pantalla (hacia el lector), mientras que la de 15 amperes, es entrando en la pantalla . Por lo tanto, los campos en el punto P se oponen unos a otros y deben ser sustraídos. Entonces ,

(Dado que el campo debido a la corriente de 30 amps es el predominante, la dirección del campo resultante es saliendo de la pantalla.)

b) Si las corrientes fueran de la misma dirección, entonces los campos en el centro serían opuestos, y se sumarían fuera de los alambres. Por lo tanto

campo entre los 2 alambres = 0,6 oersted - 0,3 oersted = 0,3 oersted

campo en el punto P = 1 oersted + 0,115 oersted = 1,115 oersted

 

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