El documento presenta conceptos básicos sobre magnetismo y materiales ferromagnéticos. Explica que el magnetismo es la propiedad de atracción o repulsión entre materiales, y que el ferromagnetismo es cuando los momentos magnéticos de un material se alinean. También describe la permeabilidad magnética, el flujo y campo magnético, y cómo un reactor de núcleo de hierro genera inductancia. Finalmente, introduce el lazo de histéresis que muestra la pérdida de energía en el núcleo de hierro.

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BIBLIOGRAFÍA
Máquinas Eléctricas Estáticas – Teoría y problemas
M. Salvador G.- Salvador Editores – Serie Habich
Teoría y análisis de Máquinas Eléctricas
Agustín Gutiérrez Páucar
Información sobre conceptos a utilizar en Internet
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
http://www.lawebdefisica.com/apuntsfis/domaniom/electromagnetismo.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9tica
http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp

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INDICE
 Bibliografía 1
 Índice 2
 Marco teórico 3
o Magnetismo
o Ferromagnetismo
o Materiales ferromagnéticos 4
o Flujo magnético 5
o Intensidad de campo magnético 6
o Permeabilidad magnética
o Reactor de núcleo de hierro 7
o Lazo de histéresis

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MARCO TEORICO
Para el desarrollo de esta experiencia es necesario conocer algunos conceptos básicos que
nos permitirán comprender el comportamiento básico de nuestro reactor con núcleo de hierro
que es una máquina eléctrica:
Magnetismo:
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción
o repulsión sobre otros materiales. En la naturaleza existe 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, que son
materiales magnéticos.
Ferromagnetismo:
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de
todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un
material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción
ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan
a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para
alcanzar el ferromagnetismo.
Generalmente, los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos separados por
superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los
momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía
potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía. Al
someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a
alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados
con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño.
Este aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que
avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar
a un mono dominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

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Materiales ferromagnéticos:
Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material lineal, homogéneo e isótropo se
definen en función del valor de la susceptibilidad magnética , que es un coeficiente
adimensional que expresa la proporcionalidad entre la magnetización o imanación M y la
intensidad del campo magnético H de acuerdo con la ecuación:
Como quiera además que la inducción magnética B está relacionada con los campos H y M
por:
Teniendo en cuenta la primera ecuación:
Donde representa la permeabilidad magnética del medio ( ) y la permeabilidad relativa,
que a su vez es igual a ; es la permeabilidad del vació y que en unidades del SI es igual ⁄ .
Para el caso de materiales ferromagnéticos y tiene un valor muy elevado.
La siguiente figura representa algunas formas de curvas de magnetización (o imanación)
para diversos
materiales empleados en la construcción de máquinas eléctricas.
Se observa que la chapa metálica posee mejores cualidades magnéticas que el hierro
fundido o que el acero fundido, ya que para la misma excitación magnética H se consiguen
inducciones más elevadas, lo que supone un volumen menor de material. La permeabilidad
puede evaluarse a partir de la curva puesto que está definida por:

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Se estila presentar la curva anterior acompañada de la curva de permeabilidad,
como se muestra en la imagen inferior. Ambos en función de la intensidad de campo
magnético aplicado al material ferromagnético.
Flujo magnético:
El flujo magnético Φ es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del
campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre
las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de
medida es el weber y se designa por Wb.
Densidad de flujo magnético:
magnético por unidad
de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo
magnético. La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Matemáticamente se describe de la siguiente manera:
Donde:
Área magnética de sección transversal, también
denotada con S. Ø: Flujo magnético

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En las maquinas eléctricas, tenemos la relación de la densidad de flujo con el voltaje aplicado
para generar dicha densidad. Esta es:
Donde:
: Área magnética de sección transversal.
: Densidad de flujo máximo que atraviesa por la sección transversal de la máquina.
N: Número de espiras de la máquina eléctrica.
V: Voltaje aplicado a la máquina.
f: Frecuencia de trabajo del reactor con núcleo de hierro
Intensidad de campo magnético:
El campo H se ha considerado tradicionalmente el campo principal o intensidad de campo
magnético, ya que se puede relacionar con unas cargas, masas o polos magnéticos por medio
de una ley similar a la de Coulomb para la electricidad. Maxwell, por ejemplo, utilizó este
enfoque, aunque aclarando que esas cargas eran ficticias. Con ello, no solo se parte de leyes
similares en los campos eléctricos y magnéticos (incluyendo la posibilidad de definir un
potencial escalar magnético), sino que en medios materiales, con la equiparación matemática
de H con E (campo eléctrico). La unidad de H en el SI es el amperio por metro (A-v/m) (a
veces llamado ampervuelta por metro).
En las máquinas eléctricas tenemos la siguiente relación matemática:
Donde:
: Longitud media del reactor con núcleo de hierro.
: Corriente que circula por la bobina
Permeabilidad magnética:
Se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer
y hacer pasar a través de sí los campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la
inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior
de dicho material. La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en
respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar
escribe

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Reactor de núcleo de hierro:
Un reactor es un dispositivo que genera inductancia para obtener reactancias inductivas. Su
construcción consiste en una bobina arrollada sobre un núcleo de material ferromagnético,
este núcleo hace que la bobina al ser recorrido por una intensidad de corriente alterna (i)
obtenga altas inductancias con dimensiones reducidas tal como se muestra en la siguiente
figura:
Sabemos que:
XL = Reactancia inductiva
L: Inductancia
: Frecuencia Angular
A mayor L corresponde mayor XL, y a
menor L corresponde menor XL
El objetivo es conseguir valores requeridos de XL con dimensiones pequeñas y allí el núcleo
ferromagnético ayuda bastante.
Pero, el núcleo ferromagnético introduce fenómenos adicionales tales como las pérdidas por
histéresis y corrientes parásitas (Foucault) y la variación de la inductancia en función del flujo
magnético, por lo que en corriente alterna sinusoidal trae consigo numerosas armónicas, la
cual exige mayor análisis principalmente en los transformadores, más aún cuando trabajan
en vacío.
Lazo de histéresis:
Cuando un material ferromagnético, sobre el
cual ha estado actuando un campo
magnético, cesa la aplicación de éste, el
material no anula completamente su
magnetismo, sino que permanece un cierto
magnetismo residual (imanación remanente
BR). Para desimantarlo será precisa la
aplicación de un campo contrario al inicial.
Este fenómeno se llama HISTERESIS
magnética, que quiere decir, inercia o retardo.
El área que encierra esta curva representa la
energía perdida en el hierro del núcleo. Es por
ello que conviene que la gráfica sea los más
delgada posible (lo ideal es que sea lineal),
esto es una característica de los materiales
blandos.