ELECTROMAGNETISMO

IMANES. TIPOS. CAMPO MAGNÉTICO

Los imanes son materiales que atraen el hierro, al níquel o al cobalto, y a algunas de

sus aleaciones. Según su origen, los imanes pueden ser naturales, como la magnetita

(Fe3O4), un óxido de hierro que da nombre al fenómeno, o artificiales. Estos últimos pueden

ser permanentes o temporales:

- Los imanes temporales sólo se comportan como tales por inducción de un campo

magnético creado por otro imán o por la corriente eléctrica. Se construyen de hierro

dulce (hierro con menos del 0,1% de carbono).

- Los imanes permanentes conservan sus propiedades magnéticas al cesar la acción

externa. Se fabrican con acero y con aleaciones entre el hierro y otros metales

ferromagnéticos (Ni y Co).

Cuando se

deja girar

libremente un imán, los polos se orientan según los meridianos terrestres. Se denomina

polo norte (N) del imán al que señala al norte, y polo sur (S) al opuesto. Por lo tanto, la

Tierra en su conjunto se comporta como un imán: en las proximidades del polo norte

geográfico se encuentra el polo sur del campo magnético terrestre.

Las propiedades magnéticas de los imanes se manifiestan de forma más intensa en

sus extremos, los denominados polos.

ELECTROIMANES

En 1819 el físico danés Hans C. Oersted observó que la corriente eléctrica que

pasaba por un conductor de cobre podía desviar una brújula que se encontrarse a corta

distancia como si se tratase de un imán. Cuando pasa corriente por el cable, la aguja de la

brújula se desvía de su posición N-S normal.

La aplicación más sencilla de este enunciado es el solenoide. Consiste en una

bobina de hilo conductor recubierto de barniz u otro material aislante. Cada vuelta se

denomina espira. Cuando la corriente pasa por el conductor, el solenoide se comporta como

un imán, atrayendo al hierro, pero deja de hacerlo al cortar la corriente.

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Se denomina campo magnético de un imán a la zona en la que se manifiestan las fuerzas de atracción o repulsión que dicho imán ejerce sobre otros cuerpos.

Las cargas eléctricas en movimiento originan en sus proximidades campos magnéticos.

La intensidad del campo magnético creado depende de la intensidad de corriente

eléctrica que atraviesa el conductor y del número de espiras de a bobina.

Para aumentar la intensidad de este campo magnético, el enrollamiento se hace

sobre un núcleo de hierro dulce, llamando al conjunto electroimán.

APLICACIONES DEL ELECTROMAGNETISMO

Los electroimanes y solenoides tienen un gran uso en la industria y la tecnología: relés,

motores, generadores, transformadores, altavoces, micrófonos, …

RELÉ

Un relé es un interruptor. Este interruptor se mueve por la acción de un electroimán.

Cuando una pequeña corriente circula por la bobina, produce una campo magnético que

magnetiza su núcleo de hierro. Este atrae al hierro inducido que fuerza a los contactos a

desplazarse. Cuando la corriente se desconecta, los contactos del interruptor vuelven a

separarse.

El relé es un elemento muy importante en los

circuitos eléctricos y electrónicos porque gracias a él

podremos activar o desactivar un circuito sin tener

que realizar ningún contacto directo sobre el mismo.

Por ejemplo, sería muy peligroso que cada

vez que tocamos el pulsador del ascensor nuestro

dedo activase directamente un motor, ya que trabaja

con voltajes peligrosos para nosotros. Si cuando

activamos el pulsador del ascensor activamos un

relé, será este último el que cerrará el circuito eléctrico que activará el motor del ascensor.

Nosotros no corremos ningún peligro ya que no realizamos ningún contacto directo con el

circuito principal.

MOTORES ELÉCTRICOS

El efecto motor básico se debe a los efectos combinados del campo magnético de un

imán y el de una corriente eléctrica.

Todos los motores eléctricos están divididos en dos partes:

• Rotor, que es la parte que gira

• Estátor, que es la parte fija, que no se mueve y está unida a la carcasa

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Normalmente es el estátor el inductor del movimiento, y el rotor el inducido, aunque

puede ser a la inversa. El inductor genera un campo magnético por medio de varios imanes

o de una o varias bobinas por las que pasa corriente.

El inducido está formado por una o varias bobinas que están dentro del campo

magnético creado por el inductor.

El funcionamiento de un motor eléctrico de corriente continua en que el inductor esta

en el estator y el inducido en el rotor es:

1. El inductor esta generando un campo magnético a partir de imán (campo magnético

fijo).

2. Cuando circula corriente por el inducido, el rotor se magnetiza (tiene un polo norte y

un polo sur fijos). Entre los polos norte y sur del estátor y del rotor se genera una

repulsión magnética que pone en movimiento el rotor, girando.

3. Cuando el rotor da media vuelta, cambia la polaridad de su circuito eléctrico,

cambiando por tanto la polaridad del campo magnético del inducido, por lo que los

campos magnéticos se vuelven a repeler.

GENERADORES DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Si una corriente eléctrica genera un campo magnético, ¿puede un campo magnético

generar una corriente eléctrica?. La respuesta es si. Este fenómeno se denomina inducción

electromagnética.

El campo magnético que induce una corriente eléctrica debe ser

variable, para lo cual o bien se mueve el imán o bién se mueve el

circuito (conductor).

La principal aplicación práctica de este fenómeno son los generadores de

corriente, pero tiene otras muchas como los transformadores.

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Cuando varía el flujo magnético que atraviesa un circuito, se induce una f.e.m. en dicho circuito, que es proporcional a la velocidad con que varía dicho flujo. (Ley de Faraday)

El principio de funcionamiento de un generador o de una dinamo se basa en la

generación de una f.e.m. (fuerza electromotriz) debido al movimiento de un cable conductor

en el seno de un campo magnético.

Los generadores de electricidad son muy parecidos en su estructura a los motores

eléctricos. Los generadores de corriente continua son idénticos a los motores de corriente

continua, en cambio los de alterna varían más su estructura.

Cuando al girar el cable conductor en el interior del campo magnético la posición de

la espira de cable es paralela a las líneas del campo magnético la f.e.m. es máxima, en

cambio cuando es perpendicular es cero.

TRANSFORMADOR

La aplicación simultanea de los expuesto anteriormente, de cómo

se genera un campo magnético a partir de una corriente eléctrica y como

se genera una corriente eléctrica a partir de un campo magnético

(inducción electromagnética), es el transformador.

En un transformador, primero se genera un campo magnético en

un solenoide o en un electroimán, ese campo magnético induce una

corriente eléctrica en otro solenoide o electroimán.

La inducción solo se genera cuando se produce una variación del

campo magnético que influye sobre un circuito. En un generador este

cambio era debido al movimiento del imán/electroimán o del circuito. En

un transformador esto es producido por una corriente alterna, que cambia

continuamente de dirección y valor, por lo que genera un campo

magnético que también varía de polaridad e intensidad, debido a lo cual

induce una corriente eléctrica.

En un transformador hablamos de solenoide primario (donde se

genera el campo magnético) y solenoide secundario donde se induce la

corriente eléctrica. Si a ambos solenoides se les introduce un núcleo de hierro dulce,

potenciamos el efecto del sistema.

Este comportamiento viene determinado por el número de espiras de cada una de las

bobinas o solenoides.

Tensión alterna de entrada = Número de espiras de la bobina primaria , V1 = n1

Tensión alterna de salida Número de espiras de la bobina secundariaV2 n2

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La función de un transformador es aumentar o disminuir el valor de una tensión alterna. El valor de la tensión alterna de entrada será diferente que el de salida.

I iteoría, si no existiesen perdidas, la potencia de entrada y la potencia de salida serían

iguales: Ie x Ve = Is x Vsk

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