COMPARACIÓ ENTRE EL CAMPO MAGNÉTICO Y EL CAMPO ELÉCTRICO

1. El campo eléctrico crea una carga en reposo y el campo magnético lo crea: una carga en movimiento, una corriente eléctrica y un imán.

2. El valor del campo eléctrico en un punto viene dado por: E=k·(q/r2)·Ur, y el valor del campo magnético por: B=u/(4·π)·q·((v*Ur)/r2)

3. Cualquier partícula cargada en un punto del campo eléctrico se ve sometida a una fuerza en la dirección del campo: F=q·E. Cualquier partícula cargada que se mueva dentro de un campo magnético se ve sometida a una fuerza perpendicular al campo y a la dirección del movimiento: F=q·v*B.

4. El campo eléctrico es conservativo, por lo tanto, su circulación vale 0. El campo magnético no es conservativo, por lo tanto, su circulación en una línea cerrada es distinto de 0.

5. La línea del campo eléctrico de una carga son abiertas, salen de las cargas positivas y mueren en las cargas negativas, por eso, el flujo de dicho campo es distinto de 0: ∮=∫ E·ds ≠0. La línea del campo magnético siempre es cerrada, salen del polo norte y llega al polo sur, por eso el flujo de dicho campo es igual a 0: ∮=∫ B·ds=0.

FENÓMENOS DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. LEYES DE FARADAY Y LENZ

Vamos a ver algunas experiencias que ponen de manifiesto la formación de una corriente inducida
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Vamos a considerar un circuito eléctrico (espira) la cual va a tener conectado un amperímetro que indica si hay paso de corriente, si colocamos un imán en sus proximidades observamos como no hay paso de corriente eléctrica por el circuito. En cambio, cuando movemos dicho imán en sus proximidades acercándolo o retirándolo se observa como el amperímetro indica paso de corriente y en cada caso de sentido contrario. A esa corriente producida es la corriente inducida.

El descubrimiento y el estudio de la corriente inducida se debe a Faraday y a Henry, los cuales lo estudiaron independientemente. Estos observaron que esta corriente inducida se produce únicamente cuando hay una variación del flujo magnético en el tiempo, así solo aparecería cuando acercábamos o retirábamos el imán, también se produce si acercamos o retiramos la espiral.

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Podemos enunciar cualitativamente la ley de Faraday y Henry como: siempre que el flujo magnético a través del circuito varíe con el tiempo, aparece en él corriente inducida.

Cuantitativamente, la expresión de dicha ley sería: E=(-d0)/(dt); E=f.E.M inducida.

LEY DE LENZ: explica el significado del signo (-) y su enunciado es: “la corriente que se genera en un circuito como consecuencia de un flujo magnético variable tiene un sentido tal que se opone a la variación del flujo que lo ha originado”.

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Cuando acercamos el imán al polo norte por la espira aumenta el número de líneas de fuerza que la atraviesa por lo tanto aumenta el flujo, según Lenz el sentido de la corriente tiene que ser tal que se oponga al aumento, por lo tanto, tiene que disminuir y para que esto ocurra tienen que salir líneas de fuerza por lo tanto el sentido de la corriente sería contrario a la aguja del reloj, es decir, la cara N de la espira.

Llegaríamos a la misma conclusión, si aplicáramos el principio de conservación de la energía, ya que, si la cara fuera la sur porque el sentido de la intensidad fuera opuesto, atravesaría el imán; de este modo se rea<liza trabajo sobre el imán además de crear una corriente eléctrica. En definitiva, se crearía energía de la nada, en cambio como es la cara corte, tenemos que hacer un trabajo externo que es el que se convierte en energía eléctrica.

TRASFORMADORES

Son sistemas que se utilizan para aumentar o disminuir el voltaje o la intensidad de una corriente alterna.

Un transformador consta de dos bobinas, llamamos primaria a la bobina por la que se introduce la corriente a transformas y la segundaría a la bobina por la que sale la corriente ya transformada. Estas dos bobinas se arrollan a un núcleo ferromagnético, que es más permeable que el aire para conducir las líneas de campo magnético, creado por el primario y que pase al secundario.

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Su funcionamiento se basa en la fortaleza de inducción mutua, que consiste en que al tener dos circuitos eléctricos próximos son capaces de inducir corriente el uno en el otro. La corriente inducida aparece en el secundario cuando en el primario aparece corriente alterna ya que se produce una variación de flujo.

Considerando un transformador que no tenga pérdidas (ideas) la F electromotriz E1 introducida en el primario de N1 espiras produce un flujo variable que si atravesar el secundario genera una F electromotriz. E2=N2·((d0)/(dt)).

Dividiendo estas dos ( E1/E2 = (N1·(d0)/(dt))/(N2·(d0)/(dt)) = N1=N2 ) sacamos la f.E.M. Que la relaciona con el número de espiras ( I2/I1 = N1/N2 ).

( P1=P2 — E1·I1 = E2·I2 ) ⮕ E1/E2 = I2/I1

La utilidad más importante está en el transporte de energía eléctrica normalmente en la central eléctrica donde se genera ésta y el lugar de consumo están a grandes distancias producíéndose pérdidas de energía por el efecto Joule (P =I·R2 ). En la línea de conducción de modo que si P es la Potencia del generador y P’ la potencia que llega al lugar del consumo será: P’= P – I2 ·R = E·I-I2·R

Si queremos disminuir la pérdida de energía por el efecto Joule tendremos que conseguir que I2·R son lo más pequeños posible y esto se consigue utilizando conductores gruesos de poca resistencia y transportando la corriente con una pequeña intensidad, esto se consigue utilizando alta tensión. Esta última solución es imposible aplicarla con c.C., porque un generador de c.C. Es incapaz de producir tensiones superiores a 4000V. Estos inconvenientes se resuelven CA ya que se puede producir a baja tensión y transportar mediante líneas de alta tensión hasta 500 000 V. Esto se consigue con los transformadores que luego en el lugar de consumo pueden reducir la tensión.