conceptos basicos de electromagneismo,formulas, aplicaciones ejemplos y principios d funcionamiento

1. INTRODUCCION
El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia
la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos
magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron
considerados como independientes hasta 1820.
Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad habían sido
tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por
ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del
descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted ,
observando que la aguja de una brújula variaba su
orientación al pasar corriente a través de un conductor
próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la
electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un
mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de
las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.

2. -CAMPO MAGNÉTICO ALREDEDOR DE UN CONDUCTOR
RECTILÍNEO CON CORRIENTE
Las líneas de campo magnético de una corriente continua rectilínea
forman círculos concéntricos alrededor del hilo conductor. La
dirección del campo magnico viene dada por la regla de la mano
derecha: Cuando el pulgar de la mano derecha señala la dirección
de la corriente, los otros dedos rodean el hilo conductor en la
dirección del campo magnético.
sabemos que las líneas que presentan dicho campo son círculo
concéntrico y que a medida que nos alejamos del conductor el valor
de B disminuye.

3. El valor de B se toma de la ley de ANDRE MARIE AMPÉRE
B=µI/ 2π r
donde :
B= campo magnético en un punto determinado.
µ=permeabilidad del medio que rodea al conductor, en Tm/A. esta es
una constante que su valor es : 4Πx10-7Tm/A. (permeabilidad de
vació)
I= intensidad de la corriente que circula por el conductor, en ampére
(A).
d o r= distancia perpendicular entre el conductor y el punto
considerado, en metros (m).

4. -CONDUCTOR CIRCULAR CON CORRIENTE
La dirección y el sentido del campo magnético
depende del sentido de la corriente eléctrica.
Alambre circular produce el campo magnético
circular en el interior del círculo y fuera del
círculo. La dirección y el sentido del campo
magnético depende del sentido de la corriente
eléctrica.
El campo magnético alrededor de un alambre circular se calcula
mediante la fórmula;
B=2πk.i/r

5. Dirección del campo magnético en el centro del círculo se encuentra
con la regla de la mano derecha.
El pulgar indica la dirección del campo magnético de dirección y cuatro
muestran los dedos de la corriente. Por otra parte, podemos mostrar la
dirección de la corriente dentro del círculo con imágenes siguientes

6. -SOLENOIDE. ELECTROIMÁN
Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo
magnético sumamente uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el
exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hilo conductor aislado y
enrollado helicoidalmente, de longitud infinita. En ese caso ideal el campo
magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, fuera sería
nulo.
En la práctica, una aproximación real a un solenoide es
un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma
de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las
necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede,
se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme
cuanto más larga sea la bobina.

7. Se puede calcular el módulo del campo magnético en el tercio medio del
solenoide según la ecuación:
Donde:
 m: permeabilidad magnética.
 N: número de espiras del solenoide.
 i: corriente que circula.
 L: longitud total del solenoide.
Mientras que el campo magnético en los extremos de este pueden aproximarse
como:

8. Un electroimán es un tipo de imán que atrae metales con la ayuda de la
electricidad. El Profesor Hans Christian Oersted acuñó el término
electromagnetismo en 1820 y se refiere a la capacidad de un cable de llevar
corriente eléctrica para producir un campo magnético.
Los electroimanes son ampliamente utilizados en motores y generadores,
cerraduras magnéticas, altavoces y la separación magnética de materiales, entre
mucho otros.
Los electroimanes funcionan mientras haya electricidad corriendo a través de
un alambre, ya que esto te permitirá generar automáticamente un campo
magnético

9. -LEY DE LA CORRIENTE TOTAL
Ley de Corriente de Kirchhoff
La ley de corriente eléctrica de Gustav Kirchhoff establece que la suma de las
corrientes que entran a un punto en particular deben ser 0. Matematicamente,
esta dada por:
Advertencia para que la corriente positiva que sale de un punto, y la que entra
a un punto es considerada negativa.Como Referencia, esta ley es llamada
algunas veces Primera ley de Kirchhoff, Regla de nodos de Kirchhoff, Regla de
Union de Kirchhoff.
La corriente total que entra a cualquier punto es cero

10. Aplicaciones
La ley de corriente de Kirchhoff como esta escrita es aplicable solamente a
circuitos de corriente continua (i.e., sin corriente alterna, sin transmisión de
señal). Puede ser extendida para incluir flujos de corriente que dependen del
tiempo, pero esto esta más allá del enfoque de esta sección.
Cada nodo se usa para formar una ecuación que son resueltas
simultáneamente, y la solución de ecuaciones simultáneas entregan el voltaje
en cada nodo.
En resumen: en un nodo la corriente que entra es la misma que sale de él.

11. -CUERPOS FERROMAGNÉTICOS, PARAMAGNÉTICOS Y DIAMAGNÉTICOS
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de
todos los momentos magnéticos , en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético
es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción
magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y
sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo: Fe, Co, Ni
PARAMAGNETICOS
Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios cuya permeabilidad
magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una medida
despreciable el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor
aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la
permeabilidad del material o medio entre la permeabilidad del vacío.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes
normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo
magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está favorecido
energéticamente.

12. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por imanes, pero
no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos
materiales paramagnéticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio.
Ley de Curie
A campos magnéticos bajos, los materiales paramagnéticos exhiben una
magnetización en la misma reacción del campo externo, y cuya magnitud se
describe por la ley de Curie:
En esta ecuación,
M es la magnetización resultante,
H es la densidad de flujo magnético del campo aplicado,
T es la temperatura absoluta (en Kelvin) y
C es una constante específica de cada material (su constante de Curie).
Esta ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez
más magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al
elevarse la temperatura.

13. DIAMAGNETICOS
El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en repeler los campos magnéticos. Es lo
opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son atraídos por los campos magnéticos. El término
diamagnetismo fue acuñado por Michael Faraday en septiembre de 1845, cuando se dio cuenta de que todos
los materiales responden (ya sea en forma diamagnética o paramagnética) a un campo magnético aplicado.
Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son:
el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los demás
gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio,
el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.
Levitación diamagnética.

14. -CUERPOS FERROMAGNÉTICOS EN UN CAMPO MAGNÉTICO
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los
dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en
los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el
campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño
se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en
dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando
lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece
durante cierto tiempo.

15. -HISTÉRESIS
La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades,
en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes
manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no
dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado
a esas circunstancias.
Curva de histéresis.
Histéresis magnética
Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un campo
magnético, cesa la aplicación de éste, el material no anula completamente su
magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual.
Para desimantarlo será precisa la aplicación de un campo contrario al inicial.
Este fenómeno se llama HISTERESIS magnética, que quiere decir, inercia o
retardo.

16. Los materiales tiene una cierta inercia a cambiar su campo magnético.
La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de
información en los platos de los discos duros o flexibles de los ordenadores:
el campo induce una magnetización, que se codifica como un 0 o un 1 en las
regiones del disco. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y
puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando
un campo en sentido contrario.
Curva de histéresis de magnetización.
En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la
inducción respecto al campo que lo crea.

17. -CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y SU CÁLCULO
Se denomina circuito magnético a un dispositivo en el cual las líneas de
fuerza del campo magnético se hallan canalizadas trazando un camino
cerrado. Para su fabricación se utilizan materiales ferromagnéticos, pues
éstos tienen una permeabilidad magnética mucho más alta que el aire o el
espacio vacío y por tanto el campo magnético tiende a confinarse dentro del
material, llamado núcleo. El llamado acero eléctrico es un material cuya
permeabilidad magnética es excepcionalmente alta y por tanto apropiado
para la fabricación de núcleos.

18. Un circuito magnético sencillo es un anillo o toro hecho de material
ferromagnético envuelto por un arrollamiento por el cual circula una
corriente eléctrica. Esta última crea un flujo magnético en el anillo cuyo
valor viene dado por:
Donde es el flujo magnético, F es la fuerza magnetomotriz, definida como
el producto del número de espiras N por la corriente I ( ) y es
la reluctancia, la cual se puede calcular por:
Donde lc es la longitud del circuito, medida en metros, representa la
permeabilidad magnética del material, medida en H/m (henrio/metro) y Ac el Área de
la sección del circuito (sección del núcleo magnético, perpendicular al flujo), en
metros cuadrados.
Los circuitos magnéticos son importantes en electrotecnia, pues son la base teórica
para la construcción de transformadores, motores eléctricos, muchos interruptores
automáticos, relés, etc

19. -IMANES PERMANENTES
Con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los
cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.
¿Que es un imán?
Se define un imán como el objeto que puede producir un campo magnético
exterior y atraer el hierro.
Todos los imanes tienen un polo Norte (N, Azul) y un polo Sur (S, Verde),
que podemos identificar con una simple brújula. Teniendo en cuenta que la
aguja de la brújula apunta hacia el polo norte magnético de la Tierra, es
decir, cuando acercamos un imán permanente a una brujula, la aguja
apuntará hacia el polo Norte del imán permanente.

20. Aplicaciones.
Típicas.
Las aplicaciones más típicas y a las que estamos acostumbrados són:
altavoces, motores y generadores de imán permanente, puertas de neveras,
etc ... Pero los imanes permanentes tienes otras aplicaciones sorprendentes, a
las que no estamos tan acostumbrados como son el ahorro de combustible y
detergente, ademas de la MagnetoTerapia para cuidar de nuestra la salud y
el crecimiento de animales y plantas.
Ahorro de combustible. Aplicando un campo magnético para ionizar el
combustible que alimenta utilizados en aparatos de combustión podemos
obtener una combustion más completa, reduciendo la emisión de
contaminantes y mejorando la eficiencia.
Ahorro de detergente. ¿Que ocurre si introducimos un imán dentro de la
lavadora junto con la ropa?
Con el movimiento de rotación del imán permanente en el tambor de la
lavadora, se liberan electrones que ionizan el oxígeno. Esta forma de
oxígeno es un limpiador totalmente natural que disuelve la suciedad y los
compuestos orgánicos.

21. Incrementa la cantidad de iones OH que reducen la tensión superficial del
agua incrementando su poder de penetración. Los detergentes normales
utilizan este mismo principio de funcionamiento, pero con productos
químicos, que pueden ser perjudiciales para la salud.
Para evitar acumulaciones de cal.
En el mercado se pueden encontrar "aparatos" que eliminan los problemas
con el agua calcàrea, sin eliminar los compuestos minerales del agua. Dichos
"aparatos" eliminan las acumulaciones de cal de la instalación, que se
disuleven al aplicar un campo magnético.
Estos "aparatos" están constituidos simplemente por uno o varios imanes
permanentes (normalmente cerámicos) con un soporte que permite fijarlos
fácilmente a la tubería de entrada de agua de culquier instalación. Este tipo
de dispositivos no requiere ningún tipo de mantenimiento, ya que no tiene
partes móviles ni require ningún producto que se consuma con su
funcionamiento, simplemente hay que instalarlo en la entrada de agua de
calentadores y labadoras. Ya que, dichos aparatos son los más propensos a
las acumulaciones de cal, especialmente en las resistencias que utilizan para
calentar el agua.

22. -CONDUCTOR CON CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNÉTICO
Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético
alrededor del mismo.
El valor del campo magnético creado en un punto dependerá de la
intensidad del corriente eléctrico y de la distancia del punto respecto el hilo,
así como de la forma que tenga el conductor por donde pasa la corriente
eléctrica.
El campo magnético creado por un elemento de corriente hace que alrededor
de este elemento se creen líneas de fuerzas curvas y cerradas. Para
determinar la dirección y sentido del campo magnético podemos usar la
llamada regla de la mano derecha.

23. -PRINCIPIO DE ACCIÓN DE UN MOTOR ELÉCTRICO DE
CORRIENTE CONTINUA
Motor de corriente continua
El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente
directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía
eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la
acción del campo magnético
Un motor de corriente directa produce torque gracias
a la conmutación mecánica de la corriente. En esta
imagen, existe un campo magnético permanente
producido por imanes en el estator. El flujo de
corriente en el devanado del rotor produce una
fuerza de Lorentz sobre el devanado, representada
por las flechas verdes. Debido a que en este caso el
motor tiene dos polos, la conmutación se hace por
medio de un anillo partido a la mitad, donde el flujo
de corriente se invierte cada media vuelta (180 grados).

24. Principio de funcionamiento
El funcionamiento de los motores se basa en el magnetismo teniendo en
cuenta que cuando circula corriente por un conductor crea un campo
magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético
potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que
el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.
Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado
flecha.
Se basan en el mismo principio de funcionamiento los motores de corriente
alterna y los de corriente continua, el cual establece que si un conductor por
el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un
campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas
de acción del campo magnético. Tendiendo a funcionar el
conductor como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula
por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que
provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el
movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

25. Motores de corriente continua (CC)
Rotor de una pequeña máquina de corriente
directa de 12 V, con imanes permanentes, de
dos polos, cinco devanados, cinco delgas y dos
escobillas

26. -INTERACCIÓN DE CONDUCTORES CON CORRIENTE
Dos conductores por los que circula una corriente eléctrica, actúan entre sí
con cierta fuerza, debido a que sobre cada conductor con corriente actúa el
campo magnético de la corriente del otro conductor.
Cuando se colocan dos conductores paralelos separados entre sí una
distancia podemos notar que cuando circula corriente eléctrica en el mismo
sentido estos se acercan, mientras que, cuando la corriente eléctrica que
circula por ellos es de sentido opuesto entonces los conductores se alejan
entre sí.

27. -MATERIALES MAGNÉTICOS Y NO MAGNÉTICOS
Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que
tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son:
 hierro
 hematita
 magnetita
 gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas )
Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material
magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se
puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de
cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales
magnéticos.
El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no
significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda
convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a
que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo .

28. Tipos de materiales magnéticos
Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos,
siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el
paramagnetismo.
MATERIALES NO MAGNETICOS : Su principal característica es que no
afecta el paso de las líneas del campo magnético ej: el vacio , oxido de
manganeso