Trabajo Práctico Inducción Magnética

1. Trabajo Práctico Inducción Magnética Electromagnetismo I Profesores: Vallhonrat, Carlos Jorge Cingolani, Enrique Antonio Alumnos: Juan Pablo Pechacek Daniela Gangemi Jesica Belen Pablo Sobrecasas

2. Agenda Introducción Ley de Faraday – Ley de Lenz Ley de Maxwell Campo Magnético Interacción con Campo Eléctrico Almacenamiento de datos

3. Introducción La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.

4. Entonces, se puede generar una corriente eléctrica inducida a partir de un campo magnético. Veamos el siguiente ejemplo: Al acercar el imán a la espira conductora (sin fuente de alimentación) se detecta una corriente eléctrica mientras el imán esté en movimiento.

5. ¿Por qué ocurre esto? Para entender esto necesitamos entender dos puntos fundamentales: 1 – El imán 2 – La Ley de Faraday-Lenz

6. Un imánes un material quetiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el queescapaz de atraer al hierro, asícomotambién al níquel y al cobalto. Existenimanes de origen natural y otrosfabricados de forma artificial. Generalmente, aquellosque son naturalesmanifiestansuspropiedades en forma permanente, comoes el caso de la magnetita o Fe304. La característica de atracciónqueposeen los imanes se hacemáspotente y evidentehaciasusextremos o polos, los que son denominadosnorte y sur, yaquetienden a orientarse a los extremos de nuestroplaneta, yaquesuspolos son imanesnaturalesgigantes. Asícomosucede con los imanes, debido a los polos, en la Tierra, el espacio en el que se manifiesta la acción de los enormesimanes se denominacampo magnético. Éste se representa a través de líneas de fuerza. Las líneas de fuerzason trazosimaginarios de van de polo a polo, de norte a surporfuera del imán y en sentidocontrarioporsu parte interna.

7. Ley de Faraday A principios de la década de 1830, Faraday en Inglaterra y J. Henry en U.S.A., descubrieron de forma independiente, que un campo magnético induce una corriente en un conductor, siempre que el campo magnético sea variable. Las fuerzas electromotrices y las corrientes causadas por los campos magnéticos, se llaman fem inducidas y corrientes inducidas. Al proceso se le denomina inducción magnética. Faraday demostró que podía inducir una corriente en una bobina al acercar o alejar un imán en cuando el polo norte del imán penetra en la bobina ,el aguja del galvanómetro se desvía hacia la derecha del lector en cuando el polo norte se aleja la aguja se mueve hacia la izquierda ,lo cual indica que la corriente ,cambio de sentido

8. Un flujo variable produce una fem inducida en una espira. Como esta fem es el trabajo realizado por unidad de carga, esta fuerza por unidad de carga es el campo eléctrico inducido por el flujo variable. La integral de línea de este campo eléctrico alrededor de un circuito completo será el trabajo realizado por unidad de carga, que coincide con la fem del circuito. La fem inducida en un circuito es proporcional a la variación temporal del flujo magnético que lo atraviesa.

9. Ley de Lenz La fem y la corriente inducida en un circuito poseen una dirección y sentido tal que tienden a oponerse a la variación que los produce. La corriente inducida se debe al movimiento relativo entre el imán y la espira.

10. Maxwell Hacia 1860, James Clerk Maxwell dedujo que las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo podían resumirse de forma matemática en lo que se conoce como las Leyes de Maxwell. Estas ecuaciones relacionan los vectores E y B con sus fuentes, que son las cargas en reposo, las corrientes y los campos variables. Maxwell demostró que estas ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores E y Bcuya velocidad en el vacío debía ser: Dicha velocidad coincide con la velocidad de la luz en el vacío. Luego la luz también es una onda electromagnética.

11. Maneras de Inducir

12. Flujo Magnético

14. Campo Electrico y Magnetico Los campos Eléctrico y Magnético oscilan localmente Las direcciones locales del Campo Eléctrico y Magnético son mutuamente perpendiculares La generación de OEM requiere que las dimensiones del medio emisor sean del orden de la longitud de onda generada. antenas de radio que emiten en AM (amplitud modulada), en onda larga o corta, tienen dimensiones de decenas a centenares de metros microondas, con longitudes de onda típicas en el rango de los micrones se generan en cavidades resonantes de algunos centímetros de tamaño rango del infrarrojo a los rayos X está asociado a emisión de ondas electromagnéticas por átomos o moléculas rayos  están asociados a procesos nucleares.

15.  (nm) 700 600 500 400  = 3·108 m/s espectro visible Longitud de onda  (m) 108 106 104 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 10-16 Onda larga Rayos X Rayos gama Ondas de radio infrarojo ultravioleta 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 Frecuencia  (Hz) Horno microondas Radio FM Canales TV Radio AM banda ciudadana telefonía móvil 104 105 106 107 108 109 1010 1011 Frecuencia  (Hz) El Espectro EM

16. ¿Cuál es el uso real? TV Laser Microondas Rayos X Luz Radiación Térmica Etc…

17. ¿De dónde proviene? Un ejemplo de uso es un motor electrico que convierte la energia proveniente de una bateria en movimiento.

18. Almacenamiento de datos Los dispositivos de almacenamiento por medio magnético son los más antiguos y más utilizados actualmente, por permitir administrar una gran densidad de información. Es decir, permiten almacenar una gran cantidad de datos en un pequeño espacio físico. ¿Quées un dispositivo de almacenamientopormediomagnético?

19. Almacenamiento de datos La lectura y grabación de la información en un dispositivo de almacenamiento por medio magnéticose da por la manipulación de partículas magnéticas presentes en la superficie del medio magnético. Para la grabación, el cabezal de lectura y grabación del dispositivo genera un campo magnético que magnetiza las partículas magnéticas, representando así dígitos binarios (bits) de acuerdo a la polaridad utilizada. Para la lectura, el cabezal de lectura y grabación genera un campo magnético, que cuando entra en contacto con las partículas magnéticas del medio verifica si esta atrae o repele al campo magnético, sabiendo así si el polo encontrado en la molécula es positivo o negativo.

20. Ferromagnetismo Es muy importante en la industria y la tecnología moderna, y es la base de muchos aparatos eléctricos y electromecánicos, tales como electroimanes, motores eléctricos, generadores, transformadores y almacenamiento magnético como grabadoras y discos duros. El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica.

21. Es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo. ¿Quées la interacciónferromagnética?

22. Definición: Es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. En física se encuentra la histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. Importante! 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 como un 0 o un 1. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario. ¿Quées la Histéresis?

23. Se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle al material ferromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes. Ciclo de histéresis de un material Curva de histéresis de magnetización

24. Se produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes (ó dipolos) elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que obligue a cierto retraso de la inducción respecto de la intensidad de campo. Ciclo de histéresis de un material

25. Muchas Gracias!!!