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INDUCCION ELECTROMAGNETICA CIENCIAS FISICA GRADO: 2 GRUPO: DGRACIANO SANCHEZ ROMO IRAN TERAN PATIO INTRGRANTES: MAXIMILIANO NARVAEZ RAMIREZ ARTURO ISRAEL LOPEZ BANDA VICTOR URIEL RUIZ AGUILAR PABLO MONJARAS ROCHA ARIAN FERNANDO NAVARRO CRISTOPHER UBALDO CORPUS JALOMO

IntroduccinAntes del descubrimiento de la induccin electromagntica, la nica fuente de energa era la pila de Volta o la de Daniell, que producan energa cara y en pequeas cantidades. Gracias a la induccin electromagntica, una gran cantidad de trabajo mecnico puede transformarse en energa elctrica de forma rpida y econmica, induciendo una corriente en un circuito. Algunos fenmenos basados en la induccin electromagntica son el funcionamiento de generadores y motores elctricos.La energa elctrica es la forma de energa ms consumida, pues se puede producir y distribuir de forma econmica y es muy verstil. Es transportada y distribuida en lainstalacin elctricapara su utilizacin.Los alternadores transforman grandes cantidades de trabajo mecnico en electricidad y los transformadores permiten la distribucin eficaz de esta electricidad. Ambos dispositivos son aplicaciones directas de la induccin electromagntica, pero tambin lo son las dinamos, los micrfonos, e incluso las guitarras elctricas.

Induccin electromagntica La induccin electromagntica es el fenmeno que origina la produccin de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faraday quin lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).El descubrimiento de Oersted segn el cual las cargas elctricas en movimiento interaccionan con los imanes y el descubrimiento posterior de que los campos magnticos ejercen fuerzas sobre corrientes elctricas, no solo mostraba la reaccin entre dos fenmenos fsicos hasta entonces independientes, sino tambin porque podra ser un camino para producir corrientes elctricas de un modo ms barato que con la pila de volta. Faraday fue el que obtuvo primeros resultados positivos en la produccin de corrientes elctricas mediante campos magnticos.Leyes de Faraday y de Lenz: Faraday descubri que cuando un conductor es atravesado por un flujo magntico variable, se genera en l una fuerza electromotriz inducida que da lugar a una corriente elctrica.El sistema que generaba la corriente (el imn en nuestra experiencia) se llama inductor y el circuito donde se crea la corriente, inducido (la bobina en nuestro caso).Este fenmeno de induccin electromagntica se rige por dos leyes, una de tipo cuantitativo conocida con el nombre de ley de Faraday y otra de tipo cualitativo o ley de Lenz.El sentido de la fuerza electromotriz inducida es tal que la corriente que crea tiende mediante sus acciones electromagnticas, a oponerse a la causa que la produce.Ley de Faraday: Faraday observo que la intensidad de la corriente inducida es mayor cuanto ms rpidamente cambie el nmero de lneas de fuerza que atraviesan el circuito. (En nuestro caso cuanto mayor es la velocidad del imn o de la bobina, mayor es la intensidad de la corriente se crea en esta ltima) Este hecho experimental est reflejado en la ley que se enuncia: La fuerza electromotriz e inducida en un circuito es directamente proporcional a la velocidad con que cambia el flujo que atraviesa el circuito.

Qu es campo magntico?Se puede definir el campo magntico como la regin del espacio donde se manifiestan acciones sobre las agujas magnticas.Una carga en movimiento crea en el espacio que lo rodea, un campo magntico que actuara sobre otra carga tambin mvil, y ejercer sobre esta ltima una fuerza magntica.Campo de fuerzas magnticas:Las limaduras y alfileres de hierro, dejados sobre una mesa, se mueven cuando se les acerca un imn. Si dicho imn se acerca a una brjula, la aguja se desva estas y otras ms demuestran que el espacio alrededor del imn adquiere propiedades especiales, ya que el imn es capaz de ejercer fuerzas en su entorno, es decir, el imn crea un campo de fuerzas. Segn esto, en el campo gravitatorio la fuerza se manifiesta sobre una masa, y en el campo elctrico sobre una carga elctrica. En el campo magntico no se dice sobre un polo magntico, sino sobre una aguja magntica o limaduras que siempre poseen dos polos. Esto es debido a que si se parte una aguja magntica o cualquier otro imn por su lnea neutra, se comprueba que cada una de las partes se comporta como un nuevo imn.Si se siguen subdividiendo los nuevos imanes, todos los fragmentados obtenidos actan como un imn, con sus polos norte y sur bien diferenciados. Es decir en un imn no es posible separar dos polos magnticos. Se puede definir el campo magntico como la regin del espacio donde se manifiestan acciones sobre las agujas magnticas.La induccin electromagntica es la produccin de corrientes elctricas por campos magnticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenmeno introdujo una cierta simetra en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consigui reunir en una sola teora los conocimientos bsicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teora electromagntica predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnticas. Hertz comprob su existencia e inici para la humanidad la era de las telecomunicaciones.El descubrimiento, debido a Oersted, de que una corriente elctrica produce un campo magntico estimul la imaginacin de los fsicos de la poca y multiplic el nmero de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la electricidad y el magnetismo. En ese ambiente cientfico pronto surgira la idea inversa de producir corrientes elctricas mediante campos magnticos. Algunos fsicos famosos y otros menos conocidos estuvieron cerca de demostrar experimentalmente que tambin la naturaleza apostaba por tan atractiva idea. Pero fue Faraday el primero en precisar en qu condiciones poda ser observado semejante fenmeno. A las corrientes elctricas producidas mediante campos magnticos Faraday las llam corrientes inducidas. Desde entonces al fenmeno consistente en generar campos elctricos a partir de campos magnticos variables se denomina induccin electromagntica.La induccin electromagntica constituye una pieza destacada en ese sistema de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Pero, adems, se han desarrollado un sin nmero de aplicaciones prcticas de este fenmeno fsico. El transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red, la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroelctrica son slo algunos ejemplos que muestran la deuda que la sociedad actual tiene contrada con ese modesto encuadernador convertido, ms tarde, en fsico experimental que fue Michael Faraday.Cuando movemos un imn permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente elctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la "induccin magntica" del imn en movimiento. Si al circuito de esa bobina (A) le conectamos una segunda bobina (B) a modo de carga elctrica, la corriente al circular por esta otra bobina crea a su alrededor un "campo electromagntico", capaz de inducir, a su vez, corriente elctrica en una tercera bobina.

Por ejemplo, si colocamos una tercera bobina solenoide (C) junto a la bobina (B), sin que exista entre ambas ningn tipo de conexin ni fsica, ni elctrica y conectemos al circuito de esta ltima un galvanmetro (G), observaremos que cuando movemos el imn por el interior de (A), la aguja del galvanmetro se mover indicando que por las espiras de (C), fluye corriente elctrica provocada, en este caso, por la "induccin electromagntica" que produce la bobina (B). Es decir, que el "campo magntico" del imn en movimiento produce "induccin magntica" en el enrollado de la bobina (B), mientras que el "campo electromagntico" que crea la corriente elctrica que fluye por el enrollado de esa segunda bobina produce "induccin electromagntica" en una tercera bobina. Una carga elctrica crea un campo elctrico. Una carga elctrica en movimiento cra adems un campo magntico. Para expresar la existencia de dos campos, diremos que la corriente elctrica crea un campo electromagntico. El electromagnetismo estudia las relaciones entre corrientes elctricas y fenmenos magnticos.La similitud que existe entre el comportamiento de los imanes y las cargas elctricas sugiere la posibilidad de que exista una relacin de los fenmenos elctricos y magnticos.En 1820 el fsico y qumico Hans Christian Oersted, consigui demostrar la relacin existente entre ellos, as que realizo una prctica.De esta experiencia llego a una conclusin evidente: un conductor por el que circula una corriente elctrica crea un campo magntico.Oersted comprob tambin que cuanto ms grande era la intensidad de corriente, mayor era la velocidad de desviacin de la aguja imantada, y el conductor, para un valor de intensidad constante, mayor era la desviacin experimentada por la aguja. El flujo magntico es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magntico, la superficie sobre la cual acta y el ngulo de incidencia formado entre las lneas de campo magntico y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magntico en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como webermetros los aparatos empleados para medir el flujo magntico). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).[Wb]= [V] [s]1 Si el campo magntico B esvectorparalelo a la vector superficie de rea S, el flujo que pasa a travs de dicha rea es simplemente el producto del valor absoluto de ambos vectores:

En muchos casos el campo magntico no ser normal a la superficie, sino que forma un ngulocon la normal, por lo que podemos generalizar un poco ms tomando vectores:

Generalizando an ms, podemos tener en cuenta una superficie irregular atravesada por un campo magntico heterogneo. De esta manera, tenemos que considerar cada diferencial de rea:

Se denomina flujo magntico a la cantidad de lneas de fuerza que pasan por un circuito magntico.Experimento de Faraday: En el experimento de Faraday, al cerrar el interruptor en el circuito 'primario', se produce una corriente en el secundario. Al cabo de untiempo, la corriente cesa. Si entonces se abre el interruptor, vuelve a aparecer corriente en el secundario, la cual nuevamente cesa al cabo de un tiempo breve. Es importante recalcar que loscircuitosprimario y secundario se hallan fsicamente separados (no hay contacto elctrico entre ellos).Los resultados del experimento de Faraday (y muchos otros) se pueden entender en trminos de una nuevaleyexperimental, que se conoce como la ley de Faraday-Lenz:La variacin temporal del flujo magntico enlazado por un circuito, induce en ste una 'fem'

Ley de Lenz: El sentido de la 'fem' inducida es tal que siempre tiende a oponerse a la variacin del flujo magntico (lo cual explica el signo (-)).La variacin temporal del flujo magntico enlazado por un circuito puede deberse a varias causas, entre las cuales se puede mencionar: Variacin temporal de, El circuito se mueve. El circuito se deforma.Por supuesto, una combinacin de las causas anteriores tambin producir variacin del flujo. Observemos tambin que la Ley de Faraday es una ley experimental, que no puede deducirse,-en su forma general, de ningn otro hecho previamente conocido.Recordemos ahora que la 'fem' de un circuitoCse define como, en que estecampo elctricono es un campo electrosttico.Sentido de corrientes inducidas: Aunque la ley de Faraday-Henry, a travs de su signo negativo, establece una diferencia entre las corrientes inducidas por un aumento del flujo magntico y las que resultan de una disminucin de dicha magnitud, no explica este fenmeno. Lenz (1904-1965), un fsico alemn que investig el electromagnetismo en Rusia al mismo tiempo que Faraday y Henry, propuso la siguiente explicacin del sentido de circulacin de las corrientes inducidas que se conoce como ley de Lenz:Las corrientes que se inducen en un circuito se producen en un sentido tal que con sus efectos magnticos tienden a oponerse a la causa que las origin.As, cuando el polo norte de un imn se aproxima a una espira, la corriente inducida circular en un sentido tal que la cara enfrentada al polo norte del imn sea tambin Norte, con lo que ejercer una accin magntica repulsiva sobre el imn, la cual es preciso vencer para que se siga manteniendo el fenmeno de la induccin. Inversamente, si el polo norte del imn se aleja de la espira, la corriente inducida ha de ser tal que genere un polo Sur que se oponga a la separacin de ambos. Slo manteniendo el movimiento relativo entre espira e imn persistirn las corrientes inducidas, de modo que si se detiene el proceso de acercamiento o de separacin cesaran aqullas y, por tanto, la fuerza magntica entre el imn y la espira desaparecera.La ley de Lenz, que explica el sentido de las corrientes inducidas, puede ser a su vez explicada por un principio ms general, el principio de la conservacin de la energa. La produccin de una corriente elctrica requiere un consumo de energa y la accin de una fuerza desplazando su punto de aplicacin supone la realizacin de un trabajo. En los fenmenos de induccin electromagntica es el trabajo realizado en contra de las fuerzas magnticas que aparecen entre espira e imn el que suministra la energa necesaria para mantener la corriente inducida. Si no hay desplazamiento, el trabajo es nulo, no se transfiere energa al sistema y las corrientes inducidas no pueden aparecer. Anlogamente, si stas no se opusieran a la accin magntica del imn, no habra trabajo exterior, ni por tanto cesin de energa al sistema.

Produccin de unacorriente alterna: La corriente alterna se caracteriza porque su sentido cambia alternativamente con el tiempo. Ello es debido a que el generador que la produce invierte peridicamente sus dos polos elctricos, convirtiendo el positivo en negativo y viceversa, muchas veces por segundo.La ley de Faraday-Henry establece que se induce una fuerza electromotriz (f.e.m.) en un circuito elctrico siempre que vare el flujo magntico que lo atraviesa. Pero de acuerdo con la definicin de flujo magntico (ecuacin 12.1), ste puede variar porque vare el reaSlimitada por el conductor, porque vare la intensidad del campo magnticoBo porque vare la orientacin entre ambos dada por el ngulo.En las primeras experiencias de Faraday las corrientes inducidas se conseguan variando el campo magnticoB; no obstante, es posible provocar el fenmeno de la induccin sin desplazar el imn ni modificar la corriente que pasa por la bobina, haciendo girar sta entornoa un eje dentro del campo magntico debido a un imn. En tal caso el flujo magntico vara porque vara el nguloUtilizando el tipo de razonamiento de Faraday, podra decirse que la bobina al rotar corta las lneas de fuerza del campo magntico del imn y ello da lugar a la corriente inducida.En una bobina de una sola espira la fuerza electromotriz mediaque se induce durante un cuarto devuelta al girar la bobina desde la posicin paralela= 90) a la posicin perpendicular (= 0) puede calcularse a partir de la ley de Faraday-Henry, en la forma:

Como el flujo inicial es cero (cos 90 = 0) y el final esB S(cos 0 = 1), la variacin o diferencia entre ambos es igual alproductoB S. Considerando el instante inicial igual a cero, resulta t= t 0= t, siendotel tiempo correspondiente al instante final despus de un cuarto de vuelta. De este modo se obtiene el resultado anterior.Si se hace rotar la espira uniformemente, ese movimiento de rotacinperidicoda lugar a una variacin tambin peridica del flujo magntico o, en otros trminos, la cantidad de lneas de fuerza que es cortada por la espira en cada segundo tomavaloresiguales a intervalos iguales de tiempo. La f.e.m. inducida en la espira vara entonces peridicamente con la orientacin y con el tiempo, pasando de ser positiva a ser negativa, y viceversa, de una forma alternativa. Se ha generado una f.e.m. alterna cuya representacin grfica, enfuncindel tiempo, tiene la forma de unalnea sinusoidal.

Coeficiente de autoinduccin e induccin mutua:La idea es que un circuito interacta con s mismo y con sus vecinos, como consecuencia directa de la ley de Faraday-Lenz. Los coeficientes de autoinduccin e induccin mutua son una medida de estainteraccino 'acoplamiento' inductivo.Para definir los coeficientes, consideremos dos circuitosc1yc2, por los cuales circulan corrientesI1 e I2, respectivamente -verdibujo-Coeficientes de autoinduccin e induccin mutua.

Otras aplicaciones de electromagnetismo: Trenes de levitacin magntica.Estos trenes no se mueven en contacto con los rieles, sino que van "flotando" a unos centmetros sobre ellos debido a una fuerza de repulsin electromagntica. Esta fuerza es producida por la corriente elctrica que circula por unos electroimanes ubicados en la va de un tren, y es capaz de soportar el peso del tren completo y elevarlo.Timbres.Al pulsar el interruptor de un timbre, una corriente elctrica circula por un electroimn creado por un campo magntico que atrae a un pequeo martillo golpea una campanilla interrumpiendo el circuito, lo que hace que el campo magntico desaparezca y la barra vuelva a su posicin. Este proceso se repite rpidamente y se produce elsonidocaracterstico del timbre.Motor elctrico.Unmotorelctrico sirve para transformar electricidad en movimiento. Consta de dos partes bsicas: un rotor y un estator. El rotor es la parte mvil y est formado por varias bobinas. El estator es un imn fijo entre cuyos polos se ubica la bobina. Su funcionamiento se basa en que al pasar la corriente por las bobinas, ubicadas entre los polos del imn, se produce un movimiento de giro que se mantiene constante, mediante un conmutador, generndose una corriente alterna.Transformador. Es un dispositivo que permite aumentar o disminuir el voltaje de una corriente alterna. Est formado por dos bobinas enrolladas en torno a un ncleo o marco dehierro. Por la bobina llamada primario circula la corriente cuyo voltaje se desea transformar, produciendo un campo magntico variable en el ncleo del hierro. Esto induce una corriente alterna en la otra bobina, llamada secundario, desde donde la corriente sale transformada. Si el nmero de espiras delPrimario es menor que el del secundario, el voltaje de la corriente aumenta, mientras que, si es superior, el voltaje disminuye.BIBLIOGRAFIAS

http://www.monografias.com/trabajos70/induccion-electromagnetica/induccion-electromagnetica2.shtml

https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico

https://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica