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DISEÑO E INNOVACIÓN DE SISTEMAS ELECTROACÚSTICOS
Profesor: Daniel Martínez Van Camps
Introducción de bobinas (electromagnetismo)
La electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados y son temas de gran
importancia en la física.
En la sociedad humana la electricidad y el magnetismo tienen una presencia destacada
puesto que su uso es muy común.
¿Qué es electricidad?
La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se
presenta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros en otras palabras es
el flujo de electrones.
Se manifiesta de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son
descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie
terrestre, pero esta también puede existir como carga estacionaria, conocida como electricidad
estática.
¿Qué es magnetismo?
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o
repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades
magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sustancias que comúnmente se
llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la
presencia de un campo magnético.
El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los
dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.
Los estudios del electromagnetismo y las teorías actuales sobre ello se basan por un
desarrollo tecnológico del cómo explicar los fenómenos de la naturaleza. Tres son las postulaciones
que nos darán una idea de este fenómeno:
Ley de Faraday: Los resultados sus experimentos produjeron una muy básica e importante ley de
electromagnetismo conocida como ley de inducción de Faraday. Esta ley dice que la magnitud de la
fuerza electromotriz (fem) inducida en un circuito es igual a la razón de cambio de flujo magnético a
través del circuito. Como se verá, la fem inducida puede producirse de varias formas. Por ejemplo,
una fem inducida y una corriente inducida pueden producirse en una espira de alambre cerrada
cuando el alambre se mueve dentro de un campo magnético.
Ley de Lenz: La dirección de la fem inducida y la corriente inducida pueden ser determinadas de la
ley de Lenz, la cual puede ser establecida como sigue:
" La polaridad de la fem inducida es tal que está tiende a producir una corriente que crea un
flujo magnético que se opone al cambio en el flujo magnético a través del circuito ".
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Es decir, la corriente inducida tiende a mantener el flujo original a través del circuito. La
interpretación de este enunciado depende de las circunstancias.Esta ley es una consecuencia de la
ley de conservación de la energía.
Ley de Ampere: Llegó a la convicción de que todos los fenómenos magnéticos tienen su origen en el
movimiento de cargas eléctricas, incluyendo el magnetismo que produce un imán. La hipótesis que
formuló fue que el magnetismo no es más que una corriente eléctrica que se mueve en círculo. Para
el caso de un imán, supuso que estas corrientes ocurren, hablando en el lenguaje de hoy en día,
dentro de las moléculas que forman al imán mismo.
Campo magnetico
Todo conductor eléctrico por el que circula una corriente genera un campo magnético. Dicho
campo se origina debido a que los portadores de carga (electrones) se mueven dentro del conductor.
Un conductor por el que circula corriente está rodeado por líneas de campo concéntricas. Un campo
magnético aumenta al incrementar la intensidad de la corriente eléctrica.
Flujo magnético
Se define el flujo del campo magnético B a través de una superficie, y se representa por la
letra griega Φ (fi), como el número total de líneas de fuerza que atraviesan tal superficie. En términos
matemáticos, para un campo magnético constante y una superficie plana de área S, el flujo
magnético se expresa en la forma:
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Ф = B.A.cosӨ
Ф es el flujo magnético y la unidad de Ф es Weber (Wb)
B es el campo magnético y una unidad de B es Tesla
A es el área de la superficie y la unidad de A es m2
Siendo φ el ángulo que forman las líneas de fuerza (vector B) con la perpendicular a la
superficie. Dicha ecuación recoge, mediante el cos φ, el hecho de que el flujo varíe con la orientación
de la superficie respecto del campo B y también que su valor dependa del área S de la superficie
atravesada.
Para φ = 0° (intersección perpendicular) el flujo es máximo e igual a B.S
Para φ = 90° (intersección paralela) el flujo es nulo.
Las unidades del flujo serán T * m 2 aunque se suele utilizar la palabra "weber" para designarlo
DATOS
La unidad de flujo magnético es una sola línea de fuerza, designada maxwell.
En el sistema mks, se usa una unidad mayor, el weber; 1 weber = 100.000.000 o
108 maxwells.
El número de líneas de fuerza que pasan perpendicularmente por un área de 1
centímetro cuadrado se denomina densidad de flujo (B) y se miden gauss (1 gauss
= 1 maxwell/cm2)
La unidad de densidad de flujo en el sistema mks es el weber/m2, el cual es
equivalente a 10.000 gauss
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Permeabilidad magnética
La capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar los campos magnéticos, la
cual está dada por la relación entre la intensidad de campo magnético existente y la inducción
magnética que aparece en el interior de dicho material.
El grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético se denomina
permeabilidad absoluta y se suele representar por la letra griega µ (mu)
Donde B es la intensidad de campo magnético (también llamada densidad de flujo magnético)
en el material, y H es la excitación magnética.
La magnetización M que aparece en los materiales es también consecuencia del movimiento
de cargas eléctricas, en este caso, de los electrones, que giran alrededor del núcleo y a la vez rotan
sobre sí mismos. Dependiendo de cómo reacciona el material ante una excitación externa H, los
materiales se clasifican en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos.
Comparación de permeabilidades de materiales ferromagnéticos (µf), paramagnéticos (µp),
diamagnéticos (µd) y el vacío (µo).
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Los materiales ferromagnéticos, sin embargo, se caracterizan por presentar susceptibilidades
(es el grado de magnetización de un material, en respuesta a un campo magnético) muy altas y, por
lo tanto, son capaces de adquirir una fuerte magnetización, lo que se aprovecha industrialmente para
generar campos magnéticos de alta intensidad,