GUÍA DE ELECTRICIDAD
TELMEX 2014
PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD
Especialidad: Planta Exterior
M.C. ARMANDO SANDOVALTELMEX
01/07/2013
2014
MC. ARMANDOSANDOVAL
TELMEX GUIA
1-1-2014
GUIA DE TELMEX PLANTA EXTERI.
EXTREXTERIOR
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LEY DE OHM:
PRINCIPIO DE ELECTRICIDAD
La intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la
tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa
de la resistencia eléctrica. Georg Ohm, creador de la ley de Ohm
La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión
aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Cabe recordar que esta ley es una
propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como la
ley de Gauss
LEYES DE KIRCHHOFF:
Las leyes de Kirchhoffson dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga
en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son
ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
Ambas leyes de circuitos puedenderivarse directamente de las ecuaciones deMaxwell,pero Kirchhoff
precedióaMaxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado.Estas leyes sonmuy utilizadas
en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto
de un circuito eléctrico
CONCEPTO CORRIENTE ALTERNA:
La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un
conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los
extremos de dicho conductor. La corriente alterna es aquel tipo de corriente eléctrica que se
caracteriza porque la magnitud y la dirección presentan una variación de tipo cíclico.
La corriente alterna, simbolizada a partir de las letras CA en el idioma español, se destaca además
por ser la manera en la cual la electricidad ingresa a nuestros hogares, trabajos y por transmitir la
señales de audio y de video a partir de los cables eléctricos correspondientes que la contienen.
CORRIENTE ALTERNA:
Es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor, como
consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho
conductor, es decir que se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y
dirección varían cíclicamente.
CARACTERISTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNA:
Este tipo de corriente alterna de un valor máximo positivo a un máximo negativo durante cada ciclo y
oscila 60 ciclos por segundo se conduce por las líneas de alta tensión a voltajes muy elevados
(20kv) y puede ser transformada a voltajes mínimos siendo aun corriente alterna.
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FORMAS DE ONDA DE LA CORRIENTE ALTERNA:
Las formas de onda que hay son:
 Onda Rectangular o Pulsante
 Onda Triangular
 Onda Diente de Sierra
 Onda Sinusoidal o Senoidal
 Onda Cuadrada
La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto
que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Una onda senoidal es una señal
de corriente alterna que varia a través del tiempo. Ósea cada cierto tiempo ella va a cambiar su
polaridad siendo negativa.
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA:
Son aquellos circuitos donde varía cíclicamente la corriente eléctrica que podemos encontrar dos
tipos de circuitos:
 Circuito en Serie
 Circuito en Paralelo
CORRIENTE DIRECTA
FUENTES DE CORRIENTE DIRECTA:
La corriente directa la podemos encontrar en los acumuladores en las pilas y algunos dispositivos
electrónicos que transforman la corriente alterna en corriente directa a base de rectificadores, es
decir también son llamadas fuentes de alimentación, que son un dispositivo que convierte la tensión
alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan
los distintos circuitos delaparato electrónico alque se conecta(ordenador,televisor,impresora,router,
etc.), en corriente directa a base de rectificadores.
CIRCUITOS RESISTIVOS SERIE YPARALELO
CIRCUITO RESISTIVO:
Es un grupode componentesinterconectadosoel procesodecalcularintensidades,tensioneso potencias.
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CIRCUITOS RESISTIVOS SERIE:
Es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos están unidos
para un solo circuito (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se
conectan secuencialmente. La terminal de salida del dispositivo uno se conecta a la terminal de
entrada del dispositivo siguiente. Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente
eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos
intermedios.
CIRCUITOS RESISTIVOS PARALELO:
Es una conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos conectados
coinciden entre sí, lo mismo que sus terminales de salida. Es decir, la corriente eléctrica tiene varios
caminos independientes para regresar al punto de partida.
CIRCUITOS SERIE PARALELO RL:
Sonaquellos que tienenuna bovinade auto inductancia que evitacambios instantáneos en la corriente
ya que produce una fuerza electromotriz en sentido contrario conocida como fuerza contra
electromotriz, es decir que son aquellos que contienen una bobina (inductor) que tiene auto
inductancia, esto quiere circuito puesto que se considera mucho menor a la del inductor. Decir que
evita cambios instantáneos en la corriente.
CIRCUITOS SERIE PARALELO RC:
Un circuito RC es un circuito compuesto de resistores y condensadores alimentados por una fuente
eléctrica. Son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador al conectar el
circuito el condensador esta descargado y comienza a cargarse ya que hay una corriente en el
circuito cuando el condensador se carga completamente la corriente es igual a cero.
CIRCUITO EN SERIE PARALELO LRC:
Son circuitos que representan una parte importante de algunos de los amplificadores electrónicos
que se encuentran en cualquier receptor de radio realizan una gran amplificación de tensión dentro
de una banda estrecha de frecuencias de la señal y una amplificación casi cero fuera de la banda es
decir ayuda a mantener la frecuencia sin interferir en otras. Es la suma de las caídas de tensión a
través de un inductor, una resistencia y un capacitor es igual a la tensión aplicada.
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RESONANCIA EN SERIE Y PARALELO:
La resonanciaaparece conuna frecuencia determinadaen cadacircuito.Esta frecuencia,denominada
frecuencia de resonancia, depende de los valores de inductancia y de capacitancia del circuito o si se
aplica un voltaje alterno con la frecuencia de resonancia a un circuito en que la capacitancia y la
inductancia están conectadas en serie, la impedancia del circuito se reduce al mínimo y el circuito
conduce la cantidad máxima de corriente. Si la capacitancia y la inductancia se conectan en paralelo,
se produce el efecto contrario: la impedancia es muy elevada y el circuito conduce una cantidad
reducida de corriente.
Resonancia:
Es una condición definida específicamente para un circuito que contiene elementos R. L. y C. Los
circuitos resonantes se utilizan en componentes eléctricos, por ejemplo en filtros, para seleccionar o
rechazar corrientes con frecuencias concretas. Los filtros en que puede variarse la capacitancia o la
inductancia se utilizan para sintonizar receptores de radio y de televisión a la frecuencia de las
emisoras, de forma que el receptor acepta la frecuencia del emisor y rechaza las demás.
CIRCUITOS DE FILTRO Y ACOPLAMIENTO DE IMPEDANCIA:
Los circuitos resonantes se utilizan en componentes eléctricos, por ejemplo en filtros, para
seleccionar o rechazar corrientes con frecuencias concretas. Los filtros en que puede variarse la
capacitancia o la inductancia se utilizan para sintonizar receptores de radio y de televisión a la
frecuencia de las emisoras, de forma que el receptor acepta la frecuencia del emisor y rechaza las
demás.
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Y SU CLASIFICACIÓN:
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica continua en
mecánica,provocando unmovimiento rotatorio.Esta máquina de corriente continua es una de las más
versátiles en la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las
mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos La principal característica
del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga,
los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y
tranvías) o de precisión (máquinas, micro motores, etc.) La inversión del sentido de giro del motor
de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del
inducido.
(Composición Extra):
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes,
un estátor que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma
cilíndrica. En el estátor además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o
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devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica,
también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.
Clasificación:
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma de conexión de las bobinas
inductoras e inductoras entre si
 Motor en Serie
 Motor en Derivación
 Motor Compound
 Motor Compound Corto
 Motor Compound Largo
 Motor de Excitación Independiente
 Motor Shunt
 Motor Shunt Estabilizado
 Motor en Robótica
 Motor de Excitación en Serie
 Motor de Excitación en Paralelo
 Motor de Excitación Compuesta
FUERZA CONTRA ELECTROMOTRIZ:
La fuerza contra-electromotriz se define como una característica de los receptores que mide en
voltios la energía por unidad de carga que consume el mismo. Se opone al paso de la corriente
eléctrica en una inductancia, reduciendo después de unos milisegundos el consumo de la misma.
Cuando en equipo eléctrico que contiene bobinas para funcionar, se le aplica el voltaje, circula por el
circuito principal una corriente, la cual produce un campo magnético que a su vez induce en un
segundo circuito, otro campo, llamado campo inducido, este produce un voltaje, que casi siempre se
opone al voltaje aplicado al campo principal, este fenómeno es llamado por tanto fuerza contra
electromotriz.
MAGNETISMO
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos 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 sus aleaciones que comúnmente
se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, 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.
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CAMPOS MAGNÉTICOS:
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes
eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético es el efecto sobre una región del
espacio,generadoporunacorriente eléctricao un imán, en la que una carga eléctricapuntual de valor
(q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y
proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (b). Así, dicha carga percibirá una fuerza
descrita.
Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes
macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas
atómicas, El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la
magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.
NATURALEZA DEL MAGNETISMO:
Desde la antigüedad se sabe que ciertos minerales de hierro (magnetita) poseen la propiedad,
denominada magnetismo, de atraer otros metales como el hierro, el acero, el cobalto y el níquel. Se
dice que tales minerales están imantados. La magnetita es un imán natural. Los imanes construidos
por el hombre se llaman imanes artificiales. Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o
piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de
estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo.
Los imanes: Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el
hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de
forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir
de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que
conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su
magnetismo tras haber sido imantado.
Cada electrónes,porsunaturaleza, un pequeño imán(véase momento dipolarmagnético electrónico).
Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en
diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma
dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones
que estén orientados.
MATERIALES MAGNÉTICOS:
El magnetismo es un fenómeno 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 elníquel,hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman
imanes.
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Clasificación de los materiales magnéticos
Tipo de material | Características |
No magnético | No afecta el paso de las líneas de Campo magnético.
Ejemplo: el vacío.|
Diamagnético | Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo
repele.
Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. |
Paramagnético | Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética.
Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. |
Ferromagnético | Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética.
Paramagnético por encima de la temperatura de Curie
(La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C).
Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. |
Antiferromagnético | No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido.
Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). |
Ferrimagnético | Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos.
Ejemplo: ferrita de hierro. |
Superparamagnético | Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica.
Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. |
Ferritas | Ferromagnético de baja conductividad eléctrica.
Ejemplo: utilizado como núcleo inductor para aplicaciones de corriente alterna. |
Materiales magnéticos blandos
Ejemplo: Polos magnéticos
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POLARIDADES MAGNÉTICAS:
El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer
metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes
llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si
enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los
imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una
piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de
hierro. La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el
cuadrado de la distancia entre ellos.
Campo Magnético Polo
Norte Polo Sur
Polaridad de los Imanes
Las limaduras de hierro forman un patrón de líneas de campo magnético en el espacio que rodea el
imán.
Campo Magnético terrestre; la tierra es un imán
LEY DE CARGAS:
Enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo se atraen; es
decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo (por ejemplo dos cargas positivas)
son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos (una
carga positiva y otra negativa), son de atracción. El átomo esta constituido por protones con carga
positiva (+), electrones con carga negativa (-) y neutrones, unidos por la fuerza atómica.
La fuerza que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representan gráficamente
con líneas de fuerza electrostática.
En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se
manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas
entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo
a su vez, generadora de ellos.La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro
interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo
estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.
Una de las principales características de la carga eléctricaes que,encualquier proceso físico,lacarga
total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de cargas positivas y
negativas presente en cierto instante no varía. Qi=Qf
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La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert
Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también
expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga
fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.1
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA:
Esquema del principio de la inducción electromagnética
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz
(f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio
móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se
produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo
expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo
magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobóque lacorriente debidaa la f.e.m.inducidase opone alcambio
de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para
el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.
CAMPO MAGNETICO Y CORRIENTE ELÉCTRICA:
El campo magnético es producido por una corriente eléctrica; cuando la corriente eléctrica esta
fluyendo se produce un campo magnético pero cuando ésta deja de fluir desaparece el campo; al
dos campos interactuar se produce un movimiento en el objeto ya que estos despegan fuerzas que
producen el mismo.
FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO:
Es conocido que un conductor por el que circula una corriente sufre una fuerza en presencia de un
campo magnético. Puesto que la corriente esta constituida por cargas eléctricas en movimiento.
ELECTROMAGNETISMO:
El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y
magnéticos en una solateoría, cuyos fundamentos fueron sentados porMichaelFaraday y formulados
porprimeravez de modo completo porJames Clerk Maxwell,es decirestudialos fenómenos eléctricos
y magnéticos que se unen en una sola teoría aportada por Faraday, que se resumen en cuatro
ecuaciones vectorialesque relacionancampos eléctricosy magnéticos conocidas como las ecuaciones
de Maxwell.
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PRINCIPIOS DE ELECTROMAGNETISMO:
La inducción electromagnética de Faraday o ley de Faraday dice en resumen que la variación del
campo magnético produce una corriente inducida en un conductor. Alrededor de los polos de un
imán hay un campo magnético que al acercarlo y alejarlo de un conductor, hace que en este circule
una corriente eléctrica en un sentido y luego en otro, en otras palabras estas transformando la
energía mecánica, en energía eléctrica.
Ahora, para la producción de energía eléctrica a gran escala, necesitas una gran cantidad de
energía mecánica, por ejemplo, en una represa, se utiliza la energía potencial de el agua embalsada
haciendo pasar esta por una turbina, aquí la energía potencial del agua se transfiere al rodete
haciéndolo girar y este a su vez esta acoplado a un generador eléctrico muy grande. Este generador
eléctrico esta formado por un rotor que viene siendo como un imán gigante y alrededor de este están
unas bobinas que son unos cables conductores enrollados,entonces, al girar el rotor del generador
(imán), va cambiando el campo magnético con respecto a las bobinas y en estas se produce una
corriente inducida en un sentido y luego enotro (corriente alterna). Asíes como se produce engeneral
la energía eléctrica a gran escala en todas partes: energía mecánica + Ley de Faraday = Energía
Eléctrica
ELECTROMAGNETISMO EN CONDUCTORES:
ELECTROMAGNETISMO EN UNA BOBINA:
Campo magnético en una bobina
Cuando varias espiras se arrollan para formar una bobina, y la corriente pasa a través del conductor,
el campo magnético de cadaespiraenlazacon elde la siguiente,tal como se muestra enla ilustración.
El campo magnético producido entre dos espiras es similar al producido entre dos conductores
paralelos cuyas corrientes fluyen en la misma dirección. La influencia combinada de todas las vueltas
produce dos campos paralelos de dos polos, semejantes al de un imán permanente en forma de barra.
Tendrá todas las propiedades de un imán permanente en tanto la corriente esté fluyendo.
Las líneas de fuerza combinadas a lo largo de todas las espiras, producen dos campos paralelos con
dos polos, cuya disposición es similar a la de un imán permanente en barra. Una inversión en la
corriente en el conductor provoca la inversión de la dirección del campo magnético que ella produce.
Por lo tanto, la inversión de la corriente produce la inversión de los polos del campo.
Como se ha dicho, aumentando el número de espiras arrolladas (vueltas del conductor), se aumenta
el número de líneas de fuerza, y por tanto actúa como un imán más fuerte. Igualmente, el aumento
de la corriente que circula por el cable de la bobina, así como la ductilidad del núcleo, también
incrementan la fuerza del campo magnético. Por ello, los potentes electroimanes utilizan bobinas de
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muchas vueltas con núcleos de hierro para aumentar la densidad del flujo, además de soportar toda
la corriente que permita el calibre del hilo conductor.
La construccióny disposiciónfísicade los componentes delelectroimántambiénsonimportantes para
mejorar el rendimiento. Así, si se dispone el núcleo en forma de herradura, y se utilizan dos bobinas
en cada extremo con el cable de ambas arrollado en la misma dirección, los polos magnéticos
resultantes serán de distinto signo, y por tanto se atraerán, consiguiéndose una mayor concentración
de las líneas de fuerza, que se moverán entre el espacio vacío de ambos polos y por el interior del
núcleo. Cuanto más pequeño sea el espacio de aire que hay entre los polos mayorserála densidad
de flujo entre ellos.
La disposición en forma de herradura y el arrollado del cable en la dirección correcta, permite una
mayor concentración de las líneas de fuerza. Si el arrollado del cable en ambos extremos del núcleo
no se realizara en la dirección correcta (con las vueltas siempre en la misma dirección), los polos de
los campos magnéticos serían del mismo signo, produciendo repulsión entre ellos. En esta situación
el campo magnético entre polos quedaría anulado, y por tanto el electroimán no tendría flujo de
líneas de fuerza en el espacio vacío.
La unidad de medida para comparación entre bobinas con núcleos similares es el amperio-vuelta. Es
una unidad producto de multiplicar la intensidad de corriente en amperios por el número de vueltas
de la bobina.
Regla de la mano izquierda para bobinas
Cuando se conoce la dirección en que circula la corriente, la polaridad del campo magnético se
puede determinar mediante la regla de la mano izquierda para bobinas. Si se toma la bobina con la
mano izquierda y los dedos que la envuelven señalan la dirección del flujo de corriente, el pulgar
apunta hacia el polo norte, tal como se indica en la ilustración.
La fuerza o intensidad delcampo de una bobinadepende delnúmero de factores.Los principales son:
1. El número de vueltas del conductor
2. El tipo de material del núcleo
3. La relación entre la longitud de la bobina y su anchura
4. La cantidad de corriente que circula por la bobina
El primero de los tres factores es invariable, pues viene fijado en la fabricación de la bobina. El
último factor es el que se aplica a los aparatos de medida. La cantidad de corriente que fluye por la
bobina es medida por la fuerza del campo magnético producido.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO:
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas
electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente
espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de
absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a
una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de
permitir observarelespectro,permiten realizarmedidas sobre elmismo,comosonlalongitud de onda,
la frecuencia y la intensidad de la radiación.
Diagrama delespectro electromagnético,mostrando eltipo,longitud de ondaconejemplos,frecuencia
y temperatura de emisión de cuerpo negro.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los
rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta
las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que
el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite
máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y
continuo.
CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS:
Características principales de las ondas electromagnéticas
Las tres características principales de las ondas que constituyen el espectro electromagnético son:
 Frecuencia
 Longitud
 Amplitud
Frecuencia:
La frecuencia de una onda responde a un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número
determinado de veces durante un segundo de tiempo.
A.- Onda senoidal de un ciclo o hertz (Hz) por segundo.
B.- Onda senoidal de 10 ciclos o hertz por segundo.
La frecuencia de esas ondas delespectro electromagnético se representan con la letra ( f) y su unidad
de medida es el ciclo o hertz (Hz) por segundo.
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Longitud:
Las ondas del espectro electromagnético se propagan por el espacio de forma similar a como lo
hace el agua cuando tiramos una piedra a un estanque, es decir, generando ondas a partir del punto
donde cae la piedra y extendiéndose hasta la orilla.
Cuando tiramos una piedra en un estanque de agua, se generan ondas similares a las
radiaciones propias del espectro electromagnético.
Tanto las ondas que se producen por el desplazamiento del agua, como las ondas del espectro
electromagnético poseen picos o crestas, así como valles o vientres. La distancia horizontal
existente entre dos picos consecutivos, dos valles consecutivos, o también el doble de la distancia
existente entre un nodo y otro de la onda electromagnética, medida en múltiplos o submúltiplos del
metro (m), constituye lo que se denomina “longitud de onda”.
P.- Pico o cresta: valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal del espectro.
Electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida
que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0".
V.- Valle o vientre: valor máximo de signo negativo (–) que toma la onda senoidal del espectro.
Electromagnético, cada medio ciclo, cuando desciende y atraviesa el punto “0”. . El valor de los
valles aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece
negativamente por debajo del valor "0".
T.- Período: tiempo en segundos que transcurre entre el paso de dos picos o dos valles por un
mismo punto.
N.- Nodo: Valor "0" de la onda senoidal.
La longitud de una onda del espectro electromagnético se representa por medio de la letra griega
lambda y su valor se puede hallar empleando la siguiente fórmula matemática:
De donde:
Λ= Longitud de onda en metros.
C = Velocidad de la luz en el vacío (300 000 km/seg).
F = Frecuencia de la onda en hertz (Hz).
Por ejemplo, si deseamos conocer en qué banda en metros de la onda corta (OC) transmite una
emisora de radio que se capta en los 7.1 MHz de frecuencia en el dial, procedemos de la siguiente
forma:
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1. La velocidad de la luz (300 000 km/seg) la convertimos en m/seg, para poder obtener el resultado
final en metros. Esa operación la realizamos de la siguiente forma, teniendo en cuenta que 1 km es
igual a 1 000 metros:
300 000 km/seg x 1 000 m = 300 000 000 metros/seg 2. A continuación los 7,1 megahertz los
convertimos en hertz (Hz), que es la unidad de medida correspondiente a la frecuencia, teniendo en
cuenta que 1 MHz es igual a 106 Hz, o sea, 1 000 000 Hz: 7,1 MHz x 106 = 7,1 x 1 000 000 = 7 100
000 Hz (ó 7 100 000 ciclos por segundo) 3. Con el resultado de esas dos conversiones sustituimos
sus correspondientes valores en la fórmula anteriormente expuesta y tendremos:
Por tanto, la longitud de onda de la señal de 7,1 MHz será de 42,2 metros por ciclo o hertz de
frecuencia. Esa longitud se corresponde con la gama de ondas cortas de radio (OC) o (MW) que
responden al rango correspondiente de la banda de más de 41 metros en el dial de un
radiorreceptor.
Amplitud:
La amplitud constituye el valor máximo que puede alcanzar la cresta o pico de una onda. El punto de
menorvalor recibe elnombre de valle o vientre,mientras que el punto donde elvalorse anula al pasar,
se conoce como “nodo” o “cero”.
Propiedades de las ondas electromagnéticas
Para su propagación,las ondas electromagnéticas no requierende un medio material específico,pues
pueden viajar incluso por el espacio extraterrestre.
Las ondas electromagnéticas, como se mencionó anteriormente, se propagan por el vacío a la
velocidad de laluz (300 000 km/seg aproximadamente),hasta que su energía se agota.A medidaque
la frecuencia se incrementa, la energía de la onda también aumenta.
Este tipo de ondas presenta las mismas propiedades físicas inherentes al movimiento ondulatorio.
CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS
 Las ondas electromagnéticas son siempre transversales y se producen debido a cargas
eléctricas aceleradas.
 Siempre se propagan a la velocidad de la luz.
 Pueden propagarse incluso en el vacio (lo cual NO ocurre con las ondas sonoras, que no lo
pueden atravesar).
 Vibran el campo eléctrico y el magnético perpendicularmente entre las ondas
electromagnéticas transportan energía.
 La variación del flujo de energía que atraviesa la unidad de superficie de un área
perpendicular al flujo, queda descrito por el célebre vector de poynting.
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S =1/n0 (E x B)
Donde E representaelvectorcampo eléctrico asociado alaondaelectromagnéticay Belvectorcampo
magnético asociado ala componente perpendicularal anterior de la onda electromagnética.Encuanto
a n0 es la permeabilidad magnética del vacío.
 Las ondas electromagnéticas transportan momento lineal y por ello tiene sentido hablar del a
"presión de la radiación sobre una superficie, la cual viene dada por la sencilla expresión: P=
S/c
(En la cual c es la velocidad de la luz; y S es el módulo del vector de Poynting)
 Este tipo de ondas también se reflejan, refractan y presentan fenómenos de difracción
(similar a las de la luz)
 El espectro electromagnético incluye una gama muy amplia de frecuencias y longitudes d e
onda todas ellas relacionadas por la expresión: c = L* F donde= longitud de onda.
F= frecuencia de la onda; c es la velocidad de la luz
TIPOS DE POLARIZACIÓN:
La forma trazada sobre un plano fijo por un vector de campo eléctrico de una onda plana que pasa
sobre él es una curva de Lissajous y puede utilizarse para describir el tipo de polarización de la
onda. Las siguientes figuras muestran algunos ejemplos de la variación del vector de campo
eléctrico (azul) con el tiempo (el eje vertical), con sus componentes X e Y (roja/izquierda y
verde/derecha), y la trayectoria trazada por la punta del vector en el plano (púrpura). Cada uno de
los tres ejemplos corresponde a un tipo de polarización.
Lineal | Circular | Elíptica |
En la figura de la izquierda,lapolarizaciónes linealy laoscilacióndelplano perpendicularala dirección
de propagación se produce a lo largo de una línea recta. Se puede representar cada oscilación
descomponiéndola en dos ejes Xe Y. La polarización lineal se produce cuando ambas componentes
están en fase (con un ángulo de desfase nulo, cuando ambas componentes alcanzan sus máximos y
mínimos simultáneamente) o en contrafase (con un ángulo de desfase de 180º, cuando cada una de
las componentes alcanza sus máximos a la vez que la otra alcanza sus mínimos). La relación entre
las amplitudes de ambas componentes determina la dirección de la oscilación, que es la dirección de
la polarización lineal.
En la figura central, las dos componentes ortogonales tienen exactamente la misma amplitud y
están desfasadas exactamente 90º. En este caso, una componente se anula cuando la otra
componente alcanza su amplitud máxima o mínima. Existen dos relaciones posibles que satisfacen
esta exigencia, de forma que la componente x puede estar 90º adelantada o retrasada respecto a la
componente Y. El sentido (horario o anti horario) en el que gira el campo eléctrico depende de cuál
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de estas dos relaciones se dé. En este caso especial, la trayectoria trazada en el plano por la punta
del vector de campo eléctrico tiene la forma de una circunferencia, por lo que en este caso se habla
de polarización circular.
En la tercera figura, se representa la polarización elíptica. Este tipo de polarización corresponde a
cualquier otro caso diferente a los anteriores,es decir,las doscomponentes tienendistintas amplitudes
y el ángulo de desfase entre ellas es diferente a 0º y a 180º (no están en fase ni en contrafase).

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    GUÍA DE ELECTRICIDAD TELMEX2014 PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD Especialidad: Planta Exterior M.C. ARMANDO SANDOVALTELMEX 01/07/2013 2014 MC. ARMANDOSANDOVAL TELMEX GUIA 1-1-2014 GUIA DE TELMEX PLANTA EXTERI. EXTREXTERIOR
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 1 LEY DE OHM: PRINCIPIO DE ELECTRICIDAD La intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa de la resistencia eléctrica. Georg Ohm, creador de la ley de Ohm La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Cabe recordar que esta ley es una propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como la ley de Gauss LEYES DE KIRCHHOFF: Las leyes de Kirchhoffson dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica. Ambas leyes de circuitos puedenderivarse directamente de las ecuaciones deMaxwell,pero Kirchhoff precedióaMaxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado.Estas leyes sonmuy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico CONCEPTO CORRIENTE ALTERNA: La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor. La corriente alterna es aquel tipo de corriente eléctrica que se caracteriza porque la magnitud y la dirección presentan una variación de tipo cíclico. La corriente alterna, simbolizada a partir de las letras CA en el idioma español, se destaca además por ser la manera en la cual la electricidad ingresa a nuestros hogares, trabajos y por transmitir la señales de audio y de video a partir de los cables eléctricos correspondientes que la contienen. CORRIENTE ALTERNA: Es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor, como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor, es decir que se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. CARACTERISTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNA: Este tipo de corriente alterna de un valor máximo positivo a un máximo negativo durante cada ciclo y oscila 60 ciclos por segundo se conduce por las líneas de alta tensión a voltajes muy elevados (20kv) y puede ser transformada a voltajes mínimos siendo aun corriente alterna.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 2 FORMAS DE ONDA DE LA CORRIENTE ALTERNA: Las formas de onda que hay son:  Onda Rectangular o Pulsante  Onda Triangular  Onda Diente de Sierra  Onda Sinusoidal o Senoidal  Onda Cuadrada La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Una onda senoidal es una señal de corriente alterna que varia a través del tiempo. Ósea cada cierto tiempo ella va a cambiar su polaridad siendo negativa. CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA: Son aquellos circuitos donde varía cíclicamente la corriente eléctrica que podemos encontrar dos tipos de circuitos:  Circuito en Serie  Circuito en Paralelo CORRIENTE DIRECTA FUENTES DE CORRIENTE DIRECTA: La corriente directa la podemos encontrar en los acumuladores en las pilas y algunos dispositivos electrónicos que transforman la corriente alterna en corriente directa a base de rectificadores, es decir también son llamadas fuentes de alimentación, que son un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos delaparato electrónico alque se conecta(ordenador,televisor,impresora,router, etc.), en corriente directa a base de rectificadores. CIRCUITOS RESISTIVOS SERIE YPARALELO CIRCUITO RESISTIVO: Es un grupode componentesinterconectadosoel procesodecalcularintensidades,tensioneso potencias.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 3 CIRCUITOS RESISTIVOS SERIE: Es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos están unidos para un solo circuito (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida del dispositivo uno se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. CIRCUITOS RESISTIVOS PARALELO: Es una conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos conectados coinciden entre sí, lo mismo que sus terminales de salida. Es decir, la corriente eléctrica tiene varios caminos independientes para regresar al punto de partida. CIRCUITOS SERIE PARALELO RL: Sonaquellos que tienenuna bovinade auto inductancia que evitacambios instantáneos en la corriente ya que produce una fuerza electromotriz en sentido contrario conocida como fuerza contra electromotriz, es decir que son aquellos que contienen una bobina (inductor) que tiene auto inductancia, esto quiere circuito puesto que se considera mucho menor a la del inductor. Decir que evita cambios instantáneos en la corriente. CIRCUITOS SERIE PARALELO RC: Un circuito RC es un circuito compuesto de resistores y condensadores alimentados por una fuente eléctrica. Son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador al conectar el circuito el condensador esta descargado y comienza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito cuando el condensador se carga completamente la corriente es igual a cero. CIRCUITO EN SERIE PARALELO LRC: Son circuitos que representan una parte importante de algunos de los amplificadores electrónicos que se encuentran en cualquier receptor de radio realizan una gran amplificación de tensión dentro de una banda estrecha de frecuencias de la señal y una amplificación casi cero fuera de la banda es decir ayuda a mantener la frecuencia sin interferir en otras. Es la suma de las caídas de tensión a través de un inductor, una resistencia y un capacitor es igual a la tensión aplicada.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 4 RESONANCIA EN SERIE Y PARALELO: La resonanciaaparece conuna frecuencia determinadaen cadacircuito.Esta frecuencia,denominada frecuencia de resonancia, depende de los valores de inductancia y de capacitancia del circuito o si se aplica un voltaje alterno con la frecuencia de resonancia a un circuito en que la capacitancia y la inductancia están conectadas en serie, la impedancia del circuito se reduce al mínimo y el circuito conduce la cantidad máxima de corriente. Si la capacitancia y la inductancia se conectan en paralelo, se produce el efecto contrario: la impedancia es muy elevada y el circuito conduce una cantidad reducida de corriente. Resonancia: Es una condición definida específicamente para un circuito que contiene elementos R. L. y C. Los circuitos resonantes se utilizan en componentes eléctricos, por ejemplo en filtros, para seleccionar o rechazar corrientes con frecuencias concretas. Los filtros en que puede variarse la capacitancia o la inductancia se utilizan para sintonizar receptores de radio y de televisión a la frecuencia de las emisoras, de forma que el receptor acepta la frecuencia del emisor y rechaza las demás. CIRCUITOS DE FILTRO Y ACOPLAMIENTO DE IMPEDANCIA: Los circuitos resonantes se utilizan en componentes eléctricos, por ejemplo en filtros, para seleccionar o rechazar corrientes con frecuencias concretas. Los filtros en que puede variarse la capacitancia o la inductancia se utilizan para sintonizar receptores de radio y de televisión a la frecuencia de las emisoras, de forma que el receptor acepta la frecuencia del emisor y rechaza las demás. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Y SU CLASIFICACIÓN: El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica continua en mecánica,provocando unmovimiento rotatorio.Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga, los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motores, etc.) La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido. (Composición Extra): Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estátor que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estátor además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 5 devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas. Clasificación: Los motores de corriente continua se clasifican según la forma de conexión de las bobinas inductoras e inductoras entre si  Motor en Serie  Motor en Derivación  Motor Compound  Motor Compound Corto  Motor Compound Largo  Motor de Excitación Independiente  Motor Shunt  Motor Shunt Estabilizado  Motor en Robótica  Motor de Excitación en Serie  Motor de Excitación en Paralelo  Motor de Excitación Compuesta FUERZA CONTRA ELECTROMOTRIZ: La fuerza contra-electromotriz se define como una característica de los receptores que mide en voltios la energía por unidad de carga que consume el mismo. Se opone al paso de la corriente eléctrica en una inductancia, reduciendo después de unos milisegundos el consumo de la misma. Cuando en equipo eléctrico que contiene bobinas para funcionar, se le aplica el voltaje, circula por el circuito principal una corriente, la cual produce un campo magnético que a su vez induce en un segundo circuito, otro campo, llamado campo inducido, este produce un voltaje, que casi siempre se opone al voltaje aplicado al campo principal, este fenómeno es llamado por tanto fuerza contra electromotriz. MAGNETISMO El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos 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 sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, 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.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 6 CAMPOS MAGNÉTICOS: Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético es el efecto sobre una región del espacio,generadoporunacorriente eléctricao un imán, en la que una carga eléctricapuntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (b). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita. Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas atómicas, El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. NATURALEZA DEL MAGNETISMO: Desde la antigüedad se sabe que ciertos minerales de hierro (magnetita) poseen la propiedad, denominada magnetismo, de atraer otros metales como el hierro, el acero, el cobalto y el níquel. Se dice que tales minerales están imantados. La magnetita es un imán natural. Los imanes construidos por el hombre se llaman imanes artificiales. Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. Los imanes: Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado. Cada electrónes,porsunaturaleza, un pequeño imán(véase momento dipolarmagnético electrónico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados. MATERIALES MAGNÉTICOS: El magnetismo es un fenómeno 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 elníquel,hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 7 Clasificación de los materiales magnéticos Tipo de material | Características | No magnético | No afecta el paso de las líneas de Campo magnético. Ejemplo: el vacío.| Diamagnético | Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. | Paramagnético | Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética. Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. | Ferromagnético | Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de Curie (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. | Antiferromagnético | No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). | Ferrimagnético | Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos. Ejemplo: ferrita de hierro. | Superparamagnético | Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica. Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. | Ferritas | Ferromagnético de baja conductividad eléctrica. Ejemplo: utilizado como núcleo inductor para aplicaciones de corriente alterna. | Materiales magnéticos blandos Ejemplo: Polos magnéticos
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 8 POLARIDADES MAGNÉTICAS: El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro. La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos. Campo Magnético Polo Norte Polo Sur Polaridad de los Imanes Las limaduras de hierro forman un patrón de líneas de campo magnético en el espacio que rodea el imán. Campo Magnético terrestre; la tierra es un imán LEY DE CARGAS: Enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo (por ejemplo dos cargas positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos (una carga positiva y otra negativa), son de atracción. El átomo esta constituido por protones con carga positiva (+), electrones con carga negativa (-) y neutrones, unidos por la fuerza atómica. La fuerza que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representan gráficamente con líneas de fuerza electrostática. En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos.La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones. Una de las principales características de la carga eléctricaes que,encualquier proceso físico,lacarga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de cargas positivas y negativas presente en cierto instante no varía. Qi=Qf
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 9 La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.1 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Esquema del principio de la inducción electromagnética La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday). Por otra parte, Heinrich Lenz comprobóque lacorriente debidaa la f.e.m.inducidase opone alcambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él. CAMPO MAGNETICO Y CORRIENTE ELÉCTRICA: El campo magnético es producido por una corriente eléctrica; cuando la corriente eléctrica esta fluyendo se produce un campo magnético pero cuando ésta deja de fluir desaparece el campo; al dos campos interactuar se produce un movimiento en el objeto ya que estos despegan fuerzas que producen el mismo. FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO: Es conocido que un conductor por el que circula una corriente sufre una fuerza en presencia de un campo magnético. Puesto que la corriente esta constituida por cargas eléctricas en movimiento. ELECTROMAGNETISMO: El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una solateoría, cuyos fundamentos fueron sentados porMichaelFaraday y formulados porprimeravez de modo completo porJames Clerk Maxwell,es decirestudialos fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría aportada por Faraday, que se resumen en cuatro ecuaciones vectorialesque relacionancampos eléctricosy magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 10 PRINCIPIOS DE ELECTROMAGNETISMO: La inducción electromagnética de Faraday o ley de Faraday dice en resumen que la variación del campo magnético produce una corriente inducida en un conductor. Alrededor de los polos de un imán hay un campo magnético que al acercarlo y alejarlo de un conductor, hace que en este circule una corriente eléctrica en un sentido y luego en otro, en otras palabras estas transformando la energía mecánica, en energía eléctrica. Ahora, para la producción de energía eléctrica a gran escala, necesitas una gran cantidad de energía mecánica, por ejemplo, en una represa, se utiliza la energía potencial de el agua embalsada haciendo pasar esta por una turbina, aquí la energía potencial del agua se transfiere al rodete haciéndolo girar y este a su vez esta acoplado a un generador eléctrico muy grande. Este generador eléctrico esta formado por un rotor que viene siendo como un imán gigante y alrededor de este están unas bobinas que son unos cables conductores enrollados,entonces, al girar el rotor del generador (imán), va cambiando el campo magnético con respecto a las bobinas y en estas se produce una corriente inducida en un sentido y luego enotro (corriente alterna). Asíes como se produce engeneral la energía eléctrica a gran escala en todas partes: energía mecánica + Ley de Faraday = Energía Eléctrica ELECTROMAGNETISMO EN CONDUCTORES: ELECTROMAGNETISMO EN UNA BOBINA: Campo magnético en una bobina Cuando varias espiras se arrollan para formar una bobina, y la corriente pasa a través del conductor, el campo magnético de cadaespiraenlazacon elde la siguiente,tal como se muestra enla ilustración. El campo magnético producido entre dos espiras es similar al producido entre dos conductores paralelos cuyas corrientes fluyen en la misma dirección. La influencia combinada de todas las vueltas produce dos campos paralelos de dos polos, semejantes al de un imán permanente en forma de barra. Tendrá todas las propiedades de un imán permanente en tanto la corriente esté fluyendo. Las líneas de fuerza combinadas a lo largo de todas las espiras, producen dos campos paralelos con dos polos, cuya disposición es similar a la de un imán permanente en barra. Una inversión en la corriente en el conductor provoca la inversión de la dirección del campo magnético que ella produce. Por lo tanto, la inversión de la corriente produce la inversión de los polos del campo. Como se ha dicho, aumentando el número de espiras arrolladas (vueltas del conductor), se aumenta el número de líneas de fuerza, y por tanto actúa como un imán más fuerte. Igualmente, el aumento de la corriente que circula por el cable de la bobina, así como la ductilidad del núcleo, también incrementan la fuerza del campo magnético. Por ello, los potentes electroimanes utilizan bobinas de
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 11 muchas vueltas con núcleos de hierro para aumentar la densidad del flujo, además de soportar toda la corriente que permita el calibre del hilo conductor. La construccióny disposiciónfísicade los componentes delelectroimántambiénsonimportantes para mejorar el rendimiento. Así, si se dispone el núcleo en forma de herradura, y se utilizan dos bobinas en cada extremo con el cable de ambas arrollado en la misma dirección, los polos magnéticos resultantes serán de distinto signo, y por tanto se atraerán, consiguiéndose una mayor concentración de las líneas de fuerza, que se moverán entre el espacio vacío de ambos polos y por el interior del núcleo. Cuanto más pequeño sea el espacio de aire que hay entre los polos mayorserála densidad de flujo entre ellos. La disposición en forma de herradura y el arrollado del cable en la dirección correcta, permite una mayor concentración de las líneas de fuerza. Si el arrollado del cable en ambos extremos del núcleo no se realizara en la dirección correcta (con las vueltas siempre en la misma dirección), los polos de los campos magnéticos serían del mismo signo, produciendo repulsión entre ellos. En esta situación el campo magnético entre polos quedaría anulado, y por tanto el electroimán no tendría flujo de líneas de fuerza en el espacio vacío. La unidad de medida para comparación entre bobinas con núcleos similares es el amperio-vuelta. Es una unidad producto de multiplicar la intensidad de corriente en amperios por el número de vueltas de la bobina. Regla de la mano izquierda para bobinas Cuando se conoce la dirección en que circula la corriente, la polaridad del campo magnético se puede determinar mediante la regla de la mano izquierda para bobinas. Si se toma la bobina con la mano izquierda y los dedos que la envuelven señalan la dirección del flujo de corriente, el pulgar apunta hacia el polo norte, tal como se indica en la ilustración. La fuerza o intensidad delcampo de una bobinadepende delnúmero de factores.Los principales son: 1. El número de vueltas del conductor 2. El tipo de material del núcleo 3. La relación entre la longitud de la bobina y su anchura 4. La cantidad de corriente que circula por la bobina El primero de los tres factores es invariable, pues viene fijado en la fabricación de la bobina. El último factor es el que se aplica a los aparatos de medida. La cantidad de corriente que fluye por la bobina es medida por la fuerza del campo magnético producido.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 12 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observarelespectro,permiten realizarmedidas sobre elmismo,comosonlalongitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. Diagrama delespectro electromagnético,mostrando eltipo,longitud de ondaconejemplos,frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo. CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS: Características principales de las ondas electromagnéticas Las tres características principales de las ondas que constituyen el espectro electromagnético son:  Frecuencia  Longitud  Amplitud Frecuencia: La frecuencia de una onda responde a un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces durante un segundo de tiempo. A.- Onda senoidal de un ciclo o hertz (Hz) por segundo. B.- Onda senoidal de 10 ciclos o hertz por segundo. La frecuencia de esas ondas delespectro electromagnético se representan con la letra ( f) y su unidad de medida es el ciclo o hertz (Hz) por segundo.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 13 Longitud: Las ondas del espectro electromagnético se propagan por el espacio de forma similar a como lo hace el agua cuando tiramos una piedra a un estanque, es decir, generando ondas a partir del punto donde cae la piedra y extendiéndose hasta la orilla. Cuando tiramos una piedra en un estanque de agua, se generan ondas similares a las radiaciones propias del espectro electromagnético. Tanto las ondas que se producen por el desplazamiento del agua, como las ondas del espectro electromagnético poseen picos o crestas, así como valles o vientres. La distancia horizontal existente entre dos picos consecutivos, dos valles consecutivos, o también el doble de la distancia existente entre un nodo y otro de la onda electromagnética, medida en múltiplos o submúltiplos del metro (m), constituye lo que se denomina “longitud de onda”. P.- Pico o cresta: valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal del espectro. Electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0". V.- Valle o vientre: valor máximo de signo negativo (–) que toma la onda senoidal del espectro. Electromagnético, cada medio ciclo, cuando desciende y atraviesa el punto “0”. . El valor de los valles aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece negativamente por debajo del valor "0". T.- Período: tiempo en segundos que transcurre entre el paso de dos picos o dos valles por un mismo punto. N.- Nodo: Valor "0" de la onda senoidal. La longitud de una onda del espectro electromagnético se representa por medio de la letra griega lambda y su valor se puede hallar empleando la siguiente fórmula matemática: De donde: Λ= Longitud de onda en metros. C = Velocidad de la luz en el vacío (300 000 km/seg). F = Frecuencia de la onda en hertz (Hz). Por ejemplo, si deseamos conocer en qué banda en metros de la onda corta (OC) transmite una emisora de radio que se capta en los 7.1 MHz de frecuencia en el dial, procedemos de la siguiente forma:
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 14 1. La velocidad de la luz (300 000 km/seg) la convertimos en m/seg, para poder obtener el resultado final en metros. Esa operación la realizamos de la siguiente forma, teniendo en cuenta que 1 km es igual a 1 000 metros: 300 000 km/seg x 1 000 m = 300 000 000 metros/seg 2. A continuación los 7,1 megahertz los convertimos en hertz (Hz), que es la unidad de medida correspondiente a la frecuencia, teniendo en cuenta que 1 MHz es igual a 106 Hz, o sea, 1 000 000 Hz: 7,1 MHz x 106 = 7,1 x 1 000 000 = 7 100 000 Hz (ó 7 100 000 ciclos por segundo) 3. Con el resultado de esas dos conversiones sustituimos sus correspondientes valores en la fórmula anteriormente expuesta y tendremos: Por tanto, la longitud de onda de la señal de 7,1 MHz será de 42,2 metros por ciclo o hertz de frecuencia. Esa longitud se corresponde con la gama de ondas cortas de radio (OC) o (MW) que responden al rango correspondiente de la banda de más de 41 metros en el dial de un radiorreceptor. Amplitud: La amplitud constituye el valor máximo que puede alcanzar la cresta o pico de una onda. El punto de menorvalor recibe elnombre de valle o vientre,mientras que el punto donde elvalorse anula al pasar, se conoce como “nodo” o “cero”. Propiedades de las ondas electromagnéticas Para su propagación,las ondas electromagnéticas no requierende un medio material específico,pues pueden viajar incluso por el espacio extraterrestre. Las ondas electromagnéticas, como se mencionó anteriormente, se propagan por el vacío a la velocidad de laluz (300 000 km/seg aproximadamente),hasta que su energía se agota.A medidaque la frecuencia se incrementa, la energía de la onda también aumenta. Este tipo de ondas presenta las mismas propiedades físicas inherentes al movimiento ondulatorio. CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS  Las ondas electromagnéticas son siempre transversales y se producen debido a cargas eléctricas aceleradas.  Siempre se propagan a la velocidad de la luz.  Pueden propagarse incluso en el vacio (lo cual NO ocurre con las ondas sonoras, que no lo pueden atravesar).  Vibran el campo eléctrico y el magnético perpendicularmente entre las ondas electromagnéticas transportan energía.  La variación del flujo de energía que atraviesa la unidad de superficie de un área perpendicular al flujo, queda descrito por el célebre vector de poynting.
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 15 S =1/n0 (E x B) Donde E representaelvectorcampo eléctrico asociado alaondaelectromagnéticay Belvectorcampo magnético asociado ala componente perpendicularal anterior de la onda electromagnética.Encuanto a n0 es la permeabilidad magnética del vacío.  Las ondas electromagnéticas transportan momento lineal y por ello tiene sentido hablar del a "presión de la radiación sobre una superficie, la cual viene dada por la sencilla expresión: P= S/c (En la cual c es la velocidad de la luz; y S es el módulo del vector de Poynting)  Este tipo de ondas también se reflejan, refractan y presentan fenómenos de difracción (similar a las de la luz)  El espectro electromagnético incluye una gama muy amplia de frecuencias y longitudes d e onda todas ellas relacionadas por la expresión: c = L* F donde= longitud de onda. F= frecuencia de la onda; c es la velocidad de la luz TIPOS DE POLARIZACIÓN: La forma trazada sobre un plano fijo por un vector de campo eléctrico de una onda plana que pasa sobre él es una curva de Lissajous y puede utilizarse para describir el tipo de polarización de la onda. Las siguientes figuras muestran algunos ejemplos de la variación del vector de campo eléctrico (azul) con el tiempo (el eje vertical), con sus componentes X e Y (roja/izquierda y verde/derecha), y la trayectoria trazada por la punta del vector en el plano (púrpura). Cada uno de los tres ejemplos corresponde a un tipo de polarización. Lineal | Circular | Elíptica | En la figura de la izquierda,lapolarizaciónes linealy laoscilacióndelplano perpendicularala dirección de propagación se produce a lo largo de una línea recta. Se puede representar cada oscilación descomponiéndola en dos ejes Xe Y. La polarización lineal se produce cuando ambas componentes están en fase (con un ángulo de desfase nulo, cuando ambas componentes alcanzan sus máximos y mínimos simultáneamente) o en contrafase (con un ángulo de desfase de 180º, cuando cada una de las componentes alcanza sus máximos a la vez que la otra alcanza sus mínimos). La relación entre las amplitudes de ambas componentes determina la dirección de la oscilación, que es la dirección de la polarización lineal. En la figura central, las dos componentes ortogonales tienen exactamente la misma amplitud y están desfasadas exactamente 90º. En este caso, una componente se anula cuando la otra componente alcanza su amplitud máxima o mínima. Existen dos relaciones posibles que satisfacen esta exigencia, de forma que la componente x puede estar 90º adelantada o retrasada respecto a la componente Y. El sentido (horario o anti horario) en el que gira el campo eléctrico depende de cuál
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    GUIA DE TELMEXPOR M.C. ARMANDO SANDOVAL 16 de estas dos relaciones se dé. En este caso especial, la trayectoria trazada en el plano por la punta del vector de campo eléctrico tiene la forma de una circunferencia, por lo que en este caso se habla de polarización circular. En la tercera figura, se representa la polarización elíptica. Este tipo de polarización corresponde a cualquier otro caso diferente a los anteriores,es decir,las doscomponentes tienendistintas amplitudes y el ángulo de desfase entre ellas es diferente a 0º y a 180º (no están en fase ni en contrafase).