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SINTESIS

ELECTROMAGNETISMO

Tubo origen en el invento de la pila eléctrica realizado por el italiano Alessandro volta  en 1800.

20 años más tarde  se hiso otro importante descubrimiento  con has Christian oersted mientras impartía una clase de física empujo en forma occidental una brújula que se encontraba bajo un alambre conectado a una pila el cual conducía una corriente eléctrica continua o directa, observo con asombro como la aguja realizaba un giro de 90°  para colocarse perpendicularmente al alambre.

 Con ello se demostraba que este además de conducir electricidad generaba asu alrededor una fuerza  parecida a la de un imán                                                                              El conocimiento científico de la relación entre electricidad y magnetismo dio lugar, inmediatamente, a aplicaciones tecnológicas importantes. Éstas se detallan en los capítulos VII – X e incluyen al telégrafo, con el que el hombre pudo comunicarse por medios eléctricos, y a las máquinas eléctricas, o sea, motores eléctricos y generadores de electricidad. De esta forma, el hombre tuvo a su disposición fuentes de corriente eléctrica de gran intensidad, hecho que cambió drásticamente la vida, dando lugar a un revolución en la forma de vida de la humanidad, cuyas consecuencias fueron la iluminación eléctrica y el teléfono, entre otras.

El Escocés James Clerk Maxwell (1837-1879), alumno de Faraday, fue posiblemente el más imaginativo de los físicos del siglo XIX. En 1873 publicó la monumental obra tratado de electricidad y magnetismo, en la que presentó una síntesis e los conocimientos de este tema. Maxwell formuló matemáticamente la ley de Faraday. La síntesis fue hecha en términos de un conjunto de ecuaciones, conocidas como las ecuaciones de Maxwell, que contenía como fondo físico los descubrimientos de Oersted, Ampére, Faraday y otros científicos que describimos en capítulos anteriores.

Maxwell estudió con mucho detenimiento los trabajos que sus predecesores habían hecho sobre electricidad y magnetismo. En particular analizó muy incisivamente la ley de Ampére y su formulación matemática, y llego a la conclusión de que contenía una contradicción. Revisemos la ley Ampére.

Maxwell generalizo la formulación de la ley de Ampére al decir que cuando se habla de corriente se debe incluir la corriente convencional (llamada la conducción), que es la que había considerado Ampére, y además, la corriente de desplazamiento. Por lo tanto, esta generalización incluye casos en que las corrientes varían con el tiempo. Podemos decir que la formulación original que hizo Ampére sólo es correcta para el caso en que la corriente que se estudia no varíe con el tiempo

CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR UNA CORRIENTE

El campo magnético es una región de espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad , sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como                           al campo B.                                                                                                                La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.   

                                                                                                                                            Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo. La dirección y el sentido del campo magnético alrededor de un conductor se determinan por la regla del tirabuzón. La misma consiste en imaginar un tirabuzón que avanza representando a la corriente. Para hacerlo debe moverse girando en un determinado sentido. Ese es el sentido del campo magnético alrededor del conductor.

FUERZAS SOBRE CARGAS EN MOVIMIENTO

Sobre una carga eléctrica en movimiento que atraviese un campo magnético aparece una fuerza denominada Fuerza Magnética. Ésta modifica la dirección de la velocidad, sin modificar su módulo. El sentido se calcula por la regla de la mano derecha (índice = velocidad, mayor = campo, pulgar = fuerza, formando 90 grados entre cada uno de los tres dedos). El sentido de la fuerza es para cargas positivas. Si las cargas son negativas el sentido es el opuesto al obtenido con la regla de la mano derecha.

FUERZA MAGNÉTICA
La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorenz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

Fuerza magnética sobre un conductor

Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

DEFINICION

 La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz comprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones.

APLICACIÓN                                                                                                                                                                 Antes del descubrimiento de la inducción electromagnética , la única fuente de energía era la pila de Volta o la de Daniell, que producían energía cara y en pequeñas cantidades.

Gracias a la inducción electromagnética, una gran cantidad de trabajo mecánico puede transformarse en energía eléctrica de forma rápida y económica, induciendo una corriente en un circuito.

Algunos fenómenos basados en la inducción electromagnética son el funcionamiento de generadores y motores eléctricos.

La energía eléctrica es la forma de energía más consumida, pues se puede producir y distribuir de forma económica y es muy versátil. Es transportada y distribuida en la instalación eléctrica para su utilización.

Los alternadores transforman grandes cantidades de trabajo mecánico en electricidad y los transformadores permiten la distribución eficaz de esta electricidad. Ambos dispositivos son aplicaciones directas de la inducción electromagnética, pero también lo son las dinamos, los micrófonos…, e incluso las guitarras eléctricas.

Aplicaciones de la inducción electromagnética

Un generador eléctrico es un dispositivo de una instalación eléctrica que transforma una determinada forma de energía en energía eléctrica. Si el generador produce corriente eléctrica continua suele recibir el nombre de dinamo y, si produce corriente alterna, se le llama alternador.

En las centrales eléctricas se produce energía eléctrica a gran escala utilizando una fuerza electromotriz para mover una turbina unida a un generador eléctrico (alternador). La fuerza que mueve las turbinas puede provenir del agua, el vapor, el viento, etc. Según la fuente de energía primaria que se transforma en energía eléctrica, existen distintos tipos de centrales:                                                      Hidroeléctricas: Las turbinas son movidas por el agua que cae por un desnivel. La energía primaria es energía mecánica (energía potencial del agua).                                       Térmicas: Las turbinas son movidas por vapor. El calor necesario para obtener vapor procede de la combustión de materiales fósiles, como carbón, petróleo o gas natural.                                                                                                                           Nucleares: Las turbinas son movidas por vapor, que se obtiene de la fisión nuclear en un reactor, (energía nuclear).                                                                                     También existen centrales que utilizan otras fuentes de energía: eólica (viento), mareomotriz (las olas del mar), geotérmica (el interior de la Tierra)…



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