induccion

Inducción
electromagnética.
Ecuaciones de Maxwell
Física II
Grado en Ingeniería de
Organización Industrial
Primer Curso
Joaquín Bernal Méndez/Ana Marco Ramírez
Curso 2011-2012

Departamento de Física Aplicada III
Universidad de Sevilla

Índice
Introducción
Flujo magnético
Fem inducida: Ley de Faraday
Campo eléctrico creado por un campo magnético variable

Ley de Lenz
Fem demovimiento
Fuerza sobre corrientes inducidas
Generadores y transformadores
Inductancia: autoinducción e inductancia mutua
Energía magnética
Ecuaciones de Maxwell

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Introducción (I)
Las partículas cargadas crean campos eléctricos y
también sufren fuerzas debidas a campos eléctricos
externos
Las corrientes eléctricas crean campos magnéticos
y también sufren fuerzas debidas a camposmagnéticos externos
Esto implica una “conexión” entre electricidad y magnetismo

Si las corrientes crean campos magnéticos ¿Crearán
los campos magnéticos corrientes?
Esto fue investigado por Faraday y Henry en 1830

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Introducción (II)
En 1830 Faraday y Henry descubrieron por separado
que un campo magnético variable en el tiempo
puede inducir una corriente en una espira:
Apareceuna fuerza sobre las cargas eléctricas (campo
eléctrico) que las impulsa a “circular”
Se tratará de un campo eléctrico no conservativo (no
electrostático)

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Índice
Introducción
Flujo magnético
Fem inducida: Ley de Faraday
Campo eléctrico creado por un campo magnético variable

Ley de Lenz
Fem de movimiento
Fuerza sobre corrientes inducidas
Generadores y transformadoresInductancia: autoinducción e inductancia mutua
Energía magnética
Ecuaciones de Maxwell

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Flujo magnético
Flujo de un campo magnético a través de una
superficie:
m  

S



ˆ dA   B  dA   Bn dA
Bn
S

S

Unidades: T.m2 = Wb (weber)
Es proporcional al número de líneas de campo
magnético que atraviesan la superficie
Para una bobina de N vueltas y un campo uniforme:
ˆ
m  NB  nA  NBA cos 

A

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Índice
Introducción
Flujo magnético
Fem inducida: Ley de Faraday
Campo eléctrico creado por un campo magnético variable

Ley de Lenz
Fem de movimiento
Fuerza sobre corrientes inducidas
Generadores y transformadores
Inductancia: autoinducción e inductancia mutua
Energía magnética
Ecuaciones de Maxwell

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Fem inducida: Ley deFaraday
Cuando cambia la corriente en
1 aparece una corriente
inducida en 2, como si
existiera una fuente de fem

1

2

Se dice que hay una fuerza electromotriz (fem) inducida

La corriente inducida aumenta con:
El área y número de vueltas del devanado 2
La velocidad de cambio del flujo magnético

Expresión matemática:
d
 m
dt

LEY DE FARADAY
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Situaciones dondeaparece
una fem inducida (I)
Campo magnético variable en el tiempo:
La corriente que genera el campo magnético es variable
La espira que crea el campo magnético se mueve
El campo magnético viene
creado por un imán que
se mueve

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Situaciones donde aparece
una fem inducida (II)
Campo magnético externo constante con el tiempo:
Cambios de orientación y/ó forma en la espira en la que seinduce la corriente
Desplazamiento de una espira en un campo magnético no
uniforme

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Campo eléctrico creado por
un flujo magnético variable
Cuando se induce una fem (trabajo por unidad
de carga)  debe existir una fuerza sobre las
cargas que las haga “circular”
Las fuerzas magnéticas no realizan trabajo
Aparece una campo eléctrico cuya integral
en un camino cerrado es igual ala fem:
Recordemos que la integral en un camino
cerrado del campo electrostático es nula
Este campo inducido por la variación del
campo magnético es de otra naturaleza:
campo no conservativo



d m
d
   Enc  dl  
   B  dA

dt
dt S
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Introducción
Flujo magnético
Fem inducida: Ley de Faraday
Campo eléctrico creado por un campo magnético variable...