El documento trata sobre electromagnetismo. Brevemente describe que las corrientes eléctricas generan campos electromagnéticos y que estos campos se pueden representar mediante líneas de campo de manera similar a los campos magnéticos naturales. Además, tiene como objetivos determinar la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos y comparar el magnetismo producido por corriente continua y alterna.

1. ELECTROMAGNETISMO

2. GENERALIDADES
La corriente eléctrica genera un campo
electromagnético en el espacio que la rodea. Sus
fenómenos concuerdan plenamente con los
fenómenos de los campos magnéticos naturales.
Para poder representar campos magnéticos, se
introdujeron líneas de campo, del mismo modo que en
los campos eléctricos. Siempre están dirigidas desde
el polo norte al polo sur del campo magnético y nunca
se tocan.

3. Objetivos
• Determinar la relación entre las corrientes
eléctricas y los campos magnéticos.
• Comparar el magnetismo producido por
corriente continua y alterna. Verifica la relación
de transformación de un transformador.
La sesión de hoy aporta al siguiente resultado del programa:
“Los estudiantes aplican conocimientos de
matemática, ciencia y tecnología”.

4. ELECTROMAGNETISMO
Lic: John Alexander Flores Tapia

5. INTRODUCCIÓN
• Es el efecto gracias al
cual funcionan motores y
generadores

6. •Los transformadores de
potencia.

7. •Líneas de transmisión y
sistemas de energía.

8. SIMBOLOS DE COMPONENTES ELECTROMAGNETICOS
RELE BOBINA CON NUCLEO DE
BOBINA HIERRO
TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR
BOBINADO PRIMARIO BOBINADO PRIMARIO Y
Y SECUNDARIO EN EL SECUNDARIO EN
MISMO SENTIIDO DIFERENTE SENTIIDO
TRANSFORMADOR

9. MATERIALES FERROMAGNETICOS
Son aquellos que son susceptibles de ser atraídos por un imán: hierro,
acero, Níquel y Cobalto.
POLOS DE UN IMAN
Son las zonas donde se produce mayor atracción. La zona donde no hay
atracción se denomina línea neutra.

10. Clases de Imanes
Imanes Naturales
Son aquellos que se pueden encontrar en la naturaleza ejemplo: Magnetita
Que posee ciertas propiedades magnéticas.
Imanes Artificiales
Los imanes artificiales son de gran utilidad para la construcción de núcleos
para electroimanes, motores, generadores y transformadores. En estos casos
se emplea la chapa de hierro aleada, por lo general, con silicio.

11. IMANES
• IMANES NATURALES
 Su nombre químico es Oxido
magnético de hierro (Fe3O4) o
conocido también como oxido
ferroso ferrico.
 Poseen propiedades magnéticas
sin la intervención del hombre.
 Su magnetismo natural es originado
por el movimiento electrónico
rotacional.
 Abundan en terrenos de antigua
formación geológica (Suecia,
Noruega).

12. IMANES
• IMANES ARTIFICIALES
Son diseñados y controlados
por el hombre.
Su comportamiento es similar a
los imanes naturales.
El efecto magnético es
originado por la circulación de
corriente en un núcleo
ferromagnético.

13. IMANES
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14. Propiedades de los imanes naturales
• Sentido y trayectoria de las líneas magnéticas

15. CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMÁN
Es el espacio, próximo al imán, en el cual son apreciables los
fenómenos magnéticos originados por dicho imán.
el campo magnético adquiere su máxima intensidad en los polos, disminuyendo
paulatinamente según nos alejemos de ellos.
En la figura se aprecian las líneas del campo magnético o líneas de fuerza.

16. TEORÍA MOLECULAR DE LOS IMANES
Si rompemos un imán en dos, las dos partes resultantes son dos imanes
completos con sus polos correspondientes. Si volviésemos a romper una
de estas partes obtendríamos otros dos nuevos imanes. Este proceso de
puede repetir multitud de veces, hasta alcanzar lo que vendremos a
llamar molécula magnética.

17. Propiedades de los imanes naturales
• Naturaleza bipolar

18. Propiedades de los imanes naturales
• Interacción de líneas magnéticas
Repulsión de líneas magnéticas Siguen la mínima trayectoria
cerrada.

19. ELECTROMAGNETISMO
Para conseguir campos más intensos se utilizan bobinas fabricadas
con conductores eléctricos, que al ser recorridos por una corriente
eléctrica desarrollan campos magnéticos, cuya intensidad depende,
fundamentalmente, de la intensidad de la corriente y del número de
espiras de la bobina.
CAMPO MANGÉTICO DE UN CONDUCTOR RECTO
Un conductor recto produce un campo magnético muy
disperso y, por lo tanto, muy débil.

20. MAGNETIZACIÓN
• CAMPO MAGNÉTICO DE UN CONDUCTOR

21. MAGNETIZACIÓN
• Sentido del campo magnético de un conductor
 Regla de la mano
derecha o regla del tornillo

22. CAMPO MAGNÉTICO EN UNA ESPIRA
La forma de conseguir que el campo magnético sea más fuerte es
disponiendo el conductor en forma de espira o anillo. El sentido de las líneas de
fuerza de una parte del conductor se suma a la del otro, formando un campo
magnético mucho más intenso en el centro de la espira

23. MAGNETIZACIÓN
• Campo magnético de una espira
 Una espira es un conductor recto curvado

24. CAMPO MAGNÉTICO DE UNA BOBINA
En una bobina, el campo magnético de cada espira se suma al de la
siguiente, concentrándose éste en el centro de la misma. El campo resultante
es uniforme en el centro de la espira y mucho más intenso que en el exterior

25. MAGNETIZACIÓN
• Campo magnético de una bobina
BOBINA
I N espiras I
 El campo magnético se la resultante de la composición o suma
de los campos magnéticos de cada espira

26. MAGNETIZACIÓN
• Campo magnético de una bobina
 El campo magnético presenta un norte y sur en forma similar a
un imán natural.

27. MAGNETIZACIÓN
• Polaridad de una bobina
 Se aplica la regla de la mano derecha o también la regla del
tornillo

28. IMANES
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29. MAGNITUDES MAGNÉTICAS
1.- FLUJO MAGNÉTICO (Φ)
El campo magnético se representa a través de las líneas de fuerza. A la
cantidad de estas líneas se le denomina flujo magnético.
2.- INDUCCIÓN MAGNÉTICA O DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO (B)
cantidad de líneas de campo que atraviesa perpendicularmente la unidad de
superficie (S).

30. Ejemplo:
¿Cuál es la inducción magnética existente en la cara plana del polo de un imán
recto de 12cm2 de superficie cuando es atravesado por un flujo magnético de
0,006 Wb?

31. FUERZA MAGNETOMOTRIZ (FMM)
es la capacidad que posee la bobina de generar líneas de campo en un
circuito magnético. La fuerza magnetomotriz aumenta con la intensidad de la
corriente que fluye por la bobina y con el número de espiras de la misma.

32. INTENSIDAD DE CAMPO NAGNÉTICO (H)
Nos indica lo intenso que es el campo magnético. La intensidad de campo
en una bobina depende de la fuerza magnetomotriz

33. Ejemplo: Calcular la intensidad del campo en el interior de la bobina de la figura El
número de espiras de la misma es de 300 y la corriente 10 A.
Solución:
Primero determinamos la línea media por donde
se van a establecer las líneas de campo. Para
ello observamos las dimensiones del núcleo de
la
bobina:
L = 16 + 16 + 16 +16 = 64 cm = 0,64 m
H = N * I / L = 300 * 10 / 0,64 = 4 687,5 A - v / m
H = 4 687,5 A - v / m

34. RELUCTANCIA (R)
La reluctancia de un material nos indica si éste deja pasar las líneas de
campo en mayor o menor grado. Los materiales no ferromagnéticos, como
el aire, poseen una reluctancia muy elevada.
Símbolo de la reluctancia = R
Unidad de la reluctancia = Ampere – vuelta / weber
Fórmula: R = FMM / Φ

35. EJEMPLO : Calcular la reluctancia que posee el núcleo de un electroimán si al
hacer circular 5A por la bobina de 1 000 espiras se ha establecido un flujo de
5mWb.
Solución
N = 1 000 espiras
I=5A
FMM = N * I = 1 000 * 5 = 5 000 A v
R = FMM / Φ = 5 000 / 0,005 = 1 000 000
R = 1 000 000 A v / Wb (respuesta)

36. CURVA DE MAGNETIZACIÓN
Cuando un material se somete a la acción de un campo magnético creciente H,
la inducción magnética B que aparece en la misma también aumenta en una
relación determinada. Por lo general, esta relación (B – H) no es constante, por
lo que es de gran utilidad conocer la curva de magnetización que representa el
valor de la inducción en función de la intensidad de campo en cada material.

38. PERMEABILIDAD MAGNÉTICA
Cuando se introduce en el núcleo de una bobina un material ferromagnético, se
aprecia un aumento de líneas de fuerza en el campo magnético.
B= µ r
B0
B: a la inducción magnética
B0: inducción magnética producida por electroimán con núcleo de aire
μr :poder de material ferromagnético para multiplicar las líneas de campo.
Permeabilidad absoluta (μ).

40. Ejercicio
• Determinar la permeabilidad absoluta y relativa que
aparecerá en el núcleo de hierro de un electroimán si se
ha medido un flujo electromagnético de 5 mWb.
N= 500 espiras, I=15 A, Longitud media del núcleo = 30
cm, superficie recta del núcleo 25 centímetros cuadrados

41. Solucion

42. Ejercicio

43. APLICACIONES PRÁCTICAS DE LOS ELECTROIMANES
a) Frenos magnéticos: Se aplican sobre todo en ascensores, montacargas y
grúas. Las zapatas de frenado se abren mediante un electroimán cuando existe
una situación normal, es decir, cuando hay tensión en la red.
b) Electroválvulas: La válvula abre o cierra el circuito hidráulico o neumático
según sea o no alimentada la bobina del electroimán que lleva incorporado. La
aplicación de las electroválvulas está muy extendida: lavadoras, automatización
de fluidos, etc.
c) Timbres: Los timbres se utilizan para producir señales acústicas.
d) Relés y contactores; etc.

44. DESIMANTACIÓN
Se intenta restaurar el primitivo estado de desorden de los imanes elementales.
Esto se consigue haciendo pasar lentamente el objeto a través de una bobina por la
que circula corriente alterna.
La intensidad del campo magnético cambia continuamente de dirección e
intensidad. La longitud media de las líneas de campo crece, la intensidad de
campo magnético y con él la imantación del hierro, decrece en ambas direcciones.
En los materiales magnéticamente duros debe repetirse este proceso varias veces
hasta que la remanencia haya desaparecido totalmente.

45. PRINCIPIO DEL MOTOR
El principio básico del motor se reduce a la desviación de un conductor recorrido
por la corriente en un campo magnético.

46. La fuerza F que entonces se produce es directamente proporcional al campo de
excitación B1, a la corriente del conductor y a la longitud activa L del conductor.
F = (B1) * ( I) * (L) * (Z)
F = la fuerza en N (Newton)
B1 = la inducción magnética en Wb / m2
I = la corriente en A
L = la longitud del conductor en m
z = el número de conductores
La longitud activa L es el tramo que el conductor recorre en el campo de
excitación homogéneo B1 – con un ángulo de 90º hacia el sentido de campo.

47. La relación de sentido del campo magnético, sentido de la corriente y sentido
del movimiento se puede determinar con la regla de la mano izquierda. Dice:
1. La mano izquierda abierta hay que mantenerla en el campo de excitación de
forma tal que las líneas de campo provenientes del polo norte choquen en la
superficie interna de la mano.
2. Hay que girar la mano de modo que los dedos apunten en el sentido del flujo de
corriente (sentido técnico de la corriente).
3. El pulgar extendido da el sentido de la fuerza y, en consecuencia, el sentido de
movimiento del conductor.

48. PRINCIPIO DEL GENERADOR
En un generador la energía mecánica es transformada en energía
eléctrica. Si por ejemplo un conductor se mueve en un campo magnético de
manera que corte las líneas de campo, entonces se induce (genera) en él
una tensión durante el movimiento. Este proceso se denomina inducción del
movimiento.

49. PRINCIPIO DEL GENERADOR

50. Regla del generador que también se denomina regla de la mano derecha.
1. La mano derecha abierta hay que mantenerla en el campo de
excitación de forma tal que las líneas de campo provenientes del
polo norte choquen en la superficie interna de la mano.
2. Hay que girar la mano de modo que el pulgar extendido apunte
en el sentido del movimiento del conductor.
3. Los dedos extendidos dan el sentido de la corriente de
inducción.

51. PRINCIPIO DEL TRANSFORMADOR
Por el bobinado primario se conecta la tensión de entrada y por el bobinado secundario
obtenemos la tensión de salida. El mismo transformador puede funcionar como elevador
(transformador reductor) o reductor (transformador elevador)
n :relación de transformación

52. GRACIAS