Historia del Magnetismo

1. GENERADOR
ELECTRICO DE
INDUCCION
MAGNÉTICA C-A Y
C-C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESIME UNIDAD CULHUACAN.
CIRCUITOS ELECTRICOS.
PROFA. VARELA ANGEL ROSA

2. Historia del Magnetismo.
• Primeras Civilizaciones
• Las primeras civilizaciones que poblaron el
planeta, despertando el interés por los
efectos del magnetismo y el
electromagnetismo.
• Civilización egipcia.
• El papiro de Ebers, que data del año 3600
a.C., relata cómo los egipcios utilizaban la
magnetita en preparaciones médicas, sobre
todo para heridas ocasionadas en la cabeza
y también como amuleto.
• Civilización china.
• La literatura china refleja el descubrimiento
del magnetismo en un escrito del siglo IV
a.C. llamado , en el que se dice que “el imán
hace venir al hierro o se atrae a sí mismo”. El
general Haung Ti fue el primero en emplear
la piedra imán como brújula en el año 376
a.C., aunque la primera referencia del uso de
la brújula por parte de los chinos data del
año 83 de nuestra era (Arnáldez y Beaujeu,
1973).

3. EL MAGNÉTISMO POR
LOS GRIEGOS
El magnetismo fue descubierto
hace más de 2000 años por los
griegos, cuando observaron que el
hierro atraía cierto tipo de piedras.
Puesto que esta piedra se
encontró por primera vez en la
ciudad de Magnesia, en el Asia
menor, se le dio el nombre de
magnetita. Mas tarde, cuando se
descubrió que esta piedra se
alineaba espontáneamente en la
dirección Norte a Sur al
suspenderla de un cordel, se le
llamo piedra de guía o imán. La
magnetita constituye un imán
natural que atrae a los materiales
magnéticos.
Después de Egipto y China, seguido de la antigua Grecia y Roma por ultimo se describen también en la edad media y en la edad moderna.

4. Una pequeña reseña de la historia del magnetismo.
• El fenómeno del magnetismo fue conocido por los griegos
desde el año 800 A.C. ellos descubrieron que ciertas
piedras, ahora llamadas magnetita (Fe3O4).(Se conoce
como el Oxido de hierro según la nomenclatura de stock,
para el componente principal del mineral magnetita, el
oxido ferroso férrico)
• Como leyenda, se adjudica el nombre de magnetita al
material ferroso en honor al pastor magnes que pastoreaba
a su rebaño observo que “los clavos de sus zapatos y el
casquillo o punta de su bastón quedaron fuertemente
sujetos a un campo magnético.
• Mas sin embargo en 1269 Pierre de Maricourt dirigió un
imán natural esférico, para elaborar un mapa de las
direcciones, tomadas por una aguja al colocarla en diversos
puntos de la superficie de la esfera. Encontró que las
direcciones formaban líneas que rodeaban a la esfera
pasando a través de dos puntos diametralmente opuestos
uno del otro, a los cuales les llamo polos del imán.
• Posteriormente experimentos subsecuentes demostraron
que cualquier imán, sin importar su forma, tiene dos polos,
llamados polo norte y polo sur, los cuales presentan fuerzas
que actúan entre si de manera análogo a las cargas
eléctricas. Es decir polos iguales se repelen y polos
diferentes se atraen.
1750 1819
Danés Hans
Oersted
(1777 - 1851
John Michell
(1724 – 1793)
Uso la balanza de torsión
para demostrar que los
polos magnéticos ejercen
fuerzas de atracción y
repulsión entre si. Y que
los polos magnéticos no se
pueden separa, los polos
magnéticos siempre están
en pares.
William
Gilbert
Extendió estos
experimentos a una
variedad de materiales .
Sugiere que la tierra es
un gran imán
permanente
Relaciono entre el
magnetismo y la
electricidad, Se da
cuando, el científico
encontró que la corriente
eléctrica que circula por
un alambre desvía la
aguja de una brújula
cercana
1600
Obtuvo las leyes
cuantitativas de la fuerza
magnética entre
conductores que llevan
corrientes eléctricas.
También sugirió que orbitas
de corrientes eléctricas de
magnitud molecular son las
responsables de todos los
fenómenos magnéticos.
André Ampere
(1775 – 1836)
1820
Demostraron varias conexiones
entre la electricidad y el
magnetismo. Ellos comprobaron
que se podía producir una
corriente eléctrica en un circuito
al mover un imán cercano al
circuito o bien variando la
corriente de un circuito cercano
al primero. Estas observaciones
demuestran que un cambio en el
campo magnético produce un
campo eléctrico.
Faraday
y Joseph
Henry
Años después, Se
demostró que un
campo eléctrico
variable da lugar a
un campo
magnético.
Maxwell

5. Los investigadores mas importantes en el campo del
electromagnetismo como son:
1. Oersted 2. Biot y Savart 3. Ampere 4. Sturgeon
5. Faraday 6. Lenz 7. Maxwell 8. Coulomb
1 2
3
4
6 7 8
5

6. LA TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA A TRAVÉS DEL MAGNETISMO
DE ENERGIA MECANICA
ENERGIA ELECTRICA
A
El empleado trabaja durante la visita del Primer Ministro checo Bohuslav Sobotka en la planta de producción de Siemens, que produce las
máquinas eléctricas, motores eléctricos y generadores, en Drasov, región de Brno, República Checa, el 10 de agosto de 2017.

7. PRODUCCIÓN
DE VOLTAJE
• Siempre que haya un movimiento relativo entre un
campo magnético y un conductor y la dirección del
movimiento sea tal que el conductor corte líneas
de flujo del campo magnético, se tiene una fem
inducida en el conductor.
• La magnitud de la fem inducida depende
principalmente de:
a) Intensidad de campo magnético
b) La rapidez con la que se cortan las líneas del flujo
c) La cantidad de espiras que conforman a la bobina
• Cuanto mas intenso sea el campo o mayor sea el
numero de líneas de flujo cortadas en un tiempo
dado, mayor será la fem inducida.

8. Cuando la espira interactúa con el campo magnético.
El conductor único,
tiene forma de espira
y esta colocado entre
los polos magnéticos.
Por lo tanto, la espira
se halla en el campo
magnético.
En tanto la
espira no gire
El campo
magnético no
tiene efecto
sobre ella
Pero al girar
corta las líneas
de flujo
magnético .
Esto hace que
se induzca una
fem en la
espira.
1
2
3
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9. “EL GENERADOR ELECTRICO DE INDUCCION MAGNETICA”
ES UNA FUENTE DE ENERGIA QUE SE USAN ACTUALMENTE EN EL MUNDO
El generador eléctrico; es la
máquina que se encarga de
transformar la energía Mecánica en
energía eléctrica bajo el principio
de la inducción magnética.
Como un generador requiere
un campo magnético para
funcionar, entonces se puede
definir también como un
mecanismo que convierte la
energía mecánica en energía
eléctrica por medio de un
campo magnético o por
inducción magnética.

10. Generadores de inducción magnética son regularmente de
alta potencia
Ninguna otra fuente desarrolla
una energía de alto valor que
puede producir las grandes
cantidades de potencia eléctrica
como lo producen los
generadores eléctricos de
inducción magnética.
Sin embargo esto no significa
que los generadores constituyan
la mejor fuente de energía para
todas las aplicaciones.
• Por ejemplo, a diferencia de las
baterías, se puede usar en los
casos como fuentes de energía
portátiles.
• Además, este tipo de
generadores a menudo
resultan antieconómicos
cuando se trata de producir
poca potencia.
DATO IMPORTANTE

11. “EL GENERADOR ELECTRICO DE INDUCCION MAGNETICA”
ES UNA FUENTE DE ENERGIA QUE SE USAN ACTUALMENTE EN EL MUNDO
El generador eléctrico; es la
máquina que se encarga de
transformar la energía Mecánica en
energía eléctrica bajo el principio
de la inducción magnética.
Como un generador requiere
un campo magnético para
funcionar, entonces se puede
definir también como un
mecanismo que convierte la
energía mecánica en energía
eléctrica por medio de un
campo magnético o por
inducción magnética.

12. LOS DOS TIPOS DE GENERADORES QUE TRABAJAN CON EL MISMO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. “LA INDUCCION MAGNÉTICA”
GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

13. Análisis de como obtener el voltaje Inducido (fem)
de corriente alterna.
Los generadores de c.a. , combinan el
movimiento físico y el magnetismo
para producir una tensión de corriente
alterna. Siempre que haya un
movimiento relativo entre un campo
magnético y un conductor y la
dirección del movimiento sea tal que el
conductor corte las líneas de flujo
magnético, ejerciendo una fuerza sobre
los electrones libres de la espira,
generando un movimiento entre si y en
consecuencia obteniendo como
resultado un flujo de corriente que
puede considerarse como una fem o
una tensión inducida.
• Cuando un electrón se mueve a
través de un campo magnético, se
ejerce una fuerza sobre el electrón
y como resultado entonces de la
interacción entre el campo
magnético del electrón y el campo
que atraviesa se obtiene la fem.
• Entonces cuando se mueve un
trozo de conductor a través de un
campo magnético se ejerce una
fuerza sobre cada uno de los
electrones libres del conductor.
• Efectivamente, estas fuerzas se
suman y el efecto es que se genera
o se induce una fem en el
conductor.

14. Diferentes posiciones de la bobina con respecto al campo magnética en la obtención del
voltaje inducido de corriente alterna. Generación de la onda sinusoidal.
• En un generador de corriente
alterna el movimiento relativo
entre una bobina y un imán hace
que se genere corriente eléctrica.
En el alternador se produce una
corriente alterna
• Véase que en medio ciclo las cargas
circulan en un sentido
• En el siguiente medio ciclo lo hacen
en sentido opuesto.
• La variación del flujo magnético
sobre las espiras produce la
corriente eléctrica.
Del punto A
a B La fem
pasa de 0
valor a un
máximo
valor
En A la espira esta
perpendicular al campo y el
flujo que lo atraviesa es nulo. En
B la espira es paralelo al campo
y el flujo que atraviesa es
máximo.

15. La magnitud de la fem inducida depende también de la dirección
hacia donde se mueve el conductor en el campo. Cómo se genera
una onda sinusoidal.
• si el conductor se mueve formando un
ángulo recto con respecto a la
dirección del campo la fem es NULA
• si la dirección del conductor es
paralelo a la dirección del campo LA
FEM ES MAXIMA.
• si el conductor se desplaza en una
dirección que no esté ni en ángulo
recto ni sea paralela a la dirección del
campo, la fem es proporcional al seno
del ángulo formado entre la dirección
del campo y la dirección del
movimiento del conductor.

16. CONCLUSION como se genera el voltaje inducido, recuerda que es lo
mismo tanto para generador de c-c y generador c-a.
• Cuando el plano de la espira es perpendicular al
campo magnético, los lados de la espira pasan
entre las líneas del flujo.
• Por lo tanto, no hay corte de líneas de flujo y el
voltaje inducido es nulo.
• Esto sucede dos veces durante cada rotación
completa.
• Cuando el plano de la espira es paralelo al campo
magnético sus lados cortan directamente las líneas
de flujo; Así, el voltaje inducido es máximo, ya que
la velocidad con que la espira corta las líneas de
flujo es máxima.
• Esto vuelve a ocurrir dos veces durante cada
rotación completa. sin embargo, la fem máxima
tiene una dirección en una posición de la espira, En
tanto que 180º después tiene la dirección opuesta.

17. La importancia del sentido de la intensidad de corriente
en el conductor en la generación de la onda sinusoidal.

18. LA ONDA SINUSOIDAL COMO CONCLUSION
1. Saber que la tensión producida por el generador
simple de corriente alterna, tiene una forma de
onda Sinusoidal.
2. No olvidar que esta forma de onda representa la
tensión de salida del generador durante una
revolución completa de la armadura.
3. Saber que la tensión comienza en cero cuando la
armadura no corta líneas magnéticas de fuerza.
4. Pero que al girar la armadura
5. Es necesario saber que la tensión aumenta
desde cero hasta un valor máximo en una
dirección
6. Y que posteriormente disminuye otra vez hasta
cero
7. Ojo. En este punto la tención cambia de
polaridad y aumenta hasta que llega a un
máximo con esta polaridad opuesta
8. Para después disminuir nuevamente hasta cero.
9. Entonces, la armadura del generador ha
completado una revolución.

19. • En cada revolución que realice la
armadura, la tensión variará en esta
misma forma. La onda que representa
esta variación de tensión es una
revolución completa de la armadura,
recibiendo el nombre de onda
sinusoidal.
• Recibe este nombre del hecho de que
la tensión generada en cualquier punto
del recorrido de la armadura es
proporcional al seno del ángulo entre
el campo magnético y la dirección de
movimientos de la armadura

20. FACTORES QUE DETERMINAN LA FEM INDUCIDA
• La magnitud de la fem inducida
es directamente proporcional a
la intensidad del campo
magnético a la longitud del
conductor y a la velocidad con
que el conductor atraviesa el
campo magnético.
• El aumento de cualquiera de
estos 3 factores producirá un
aumento en la fem inducida.

21. Entonces.
¿Qué es la corriente alterna?
• Se describe entonces a la corriente alterna como el
movimiento de electrones libres a lo largo de un conductor
conectado a un circuito en el que hay una diferencia de
potencial
• Tener en cuenta que la corriente fluye en tanto exista una
diferencial de potencial.
• Es relevante mencionar que este tipo de corriente eléctrica
no siempre fluye en la misma dirección, es decir se trata de
una corriente que periódicamente cambia su dirección.
1. Esta corriente circula primero hacia una dirección en
tanto la bobina se desplaza entre las líneas del flujo
magnético en un ángulo de 0 a 180°
2. En cuanto la bobina supera los 180 grados de
desplazamiento con respecto a las líneas del flujo
magnético se invierte el sentido de la corriente hasta
haber concluido los 360°. A este tipo de corriente se le
llama corriente alterna o c-a.

22. Entonces, ahora que sabemos como se genera la onda sinusoidal es necesario centrar con mayor
detalle los elementos que hacen posible extraer el voltaje inducido, anillos rozantes y escobillas.
A. La atención se origina entre los dos extremos de la espira
y se usan anillos deslizantes y carbones para aplicar la
atención a un circuito externo
B. Los anillos deslizantes están pulidos y hechos de material
conductor.
C. Se conecta un anillo a cada 1 de los extremos de la espira
y ambos anillos giran al mismo tiempo que la espira
D. Así la tensión de salida del generador se acumula entre
los dos anillos deslizantes sin olvidar que estos se
encuentren en contacto con las escobillas o carbones,
Una con cada 1 de ellos.
E. Ojo. Los carbones no se mueven si no que permanecen
en contacto con los anillos deslizantes y frotan su
superficie al girar el conductor.
F. De esta manera, La tensión de salida del generador
ocurre entre los carbones y se puede aplicar fácilmente a
un circuito externo
G. Sin pasar por alto, que esto se puede apreciar, siempre en
cuando debe contarse con algo que haga girar la espira
para que el generador funcione.

23. La fuente de energía de c-a
I. las fuentes de corriente alterna
cambian de polaridad
constantemente.
II. En determinado momento, una
terminal es negativa y la otra positiva.
III. Un instante más tarde, la terminal
negativa se vuelve positiva y la positiva
se vuelve negativa
IV. Estas inversiones de polaridad son
continuas y cada vez que suceden, la
corriente del circuito cambia de
dirección,
V. La corriente debe fluir siempre de la
terminal negativa hacia la positiva
VI. Las fuentes de energía de corriente
alterna se llaman generadores de
corriente alterna o alternadores. La polaridad de las fuentes de potencia en c-a cambia continuamente. Cada
vez que se invierte la polaridad, la corriente del circuito cambia también de
dirección.

24. GENERADOR ELECTRICO
Un Generador produce
electricidad por la rotación de
un grupo de conductores
dentro de un campo magnético.
Por lo tanto, la energía que
entra a un generador es la
energía mecánica necesaria
para hacer que giren
conductores.

25. GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA
Al girar la espira, se
genera un voltaje
de corriente alterna
entre sus dos
extremos.
En un generador de
c-a no se requiere
convertir la señal,
de manera que, en
lugar de
conmutador, todo
lo que se necesita
es un medio para
comunicar el voltaje
inducido a las
escobillas.
Esto se logra
instalando anillos
metálicos en los
extremos de la
bobina rotatoria.
Cada anillo se ajusta
a un extremo de la
bobina rotatoria y
ambos anillos giran
al girar la bobina.
Estos anillos se
llaman anillos
rozantes.

26. LOS EXTREMOS DEL GENERADOR
La entrada del generador
(energía Mecánica)
• La energía mecánica hace que
los conductores giren en un
campo magnético, lo que
produce una fem inducida en
los conductores, la fuente
movida por energía mecánica
puede ser cualquier cosa que
haga que los conductores
giren.
La salida del generador (fem,
energía eléctrica)
• A la salida del generador se
obtiene la fem que se induce
en los conductores cuando
estos se mueven a través del
campo magnético

27. LA ENTRADA DEL GENERADOR
Motores de
gasolina o
Diesel
Turbinas
de vapor
Turbina
de agua
Aerogenerador
Extremo en donde se
aplica la Fuerza
Mecánica
Fuentes
que
proveen
la
energía
Mecánica