Electricidad y magnetismo

UNIDAD V

5.1.- Definición.-
5.2.-Enlaces de flujo.-
5.3.-Energía asociada al campo magnético.
5.4.-Inductancia mutua.-

5.1.-Inducción y autoinducción.- Se vio en la unidad anterior que Oersted descubrió que el paso de la corriente por un conductor produce un campo en su derredor cuyas líneas de inducción magnética se distribuyen alrededor de él describiendo círculos concéntricos cuyoradio quedaría determinado por los valores de la inducción magnética y cuya dirección quedaría determinada por la regla práctica de la mano derecha. Se vio también que si ese conductor se enreda formando espiras, es decir, si construimos una bobina como se ve en la figura 5.1 a) y luego le hacemos pasar corriente, se hará circular un flujo por el interior y exterior de la bobina formándosepolaridades en sus extremos de manera similar a un electroimán. Si la corriente que se hace pasar es una corriente directa, el valor del flujo permanecerá constante, pero si se hace pasar una corriente alterna por la bobina el valor del flujo magnético estará cambiando de valor con al misma velocidad con que la hace la corriente eléctrica y esto dará lugar a que se presente la inducción yautoinducción magnética de acuerdo con las leyes de Faraday y Lenz como se vio en la unidad IV. Podemos decir entonces que la autoinducían no es mas que un fenómeno que se presenta cuando el flujo que atraviesa una bobina esta cambiando con el tiempo como se vio en la unidad IV al definir la ley de Lenz. Sea ef la fuerza electro motriz de la fuente al cerrar el interruptor S circulará la corriente if , que esla corriente de la fuente y que pasa por la espira de una bobina, al ir incrementándose el valor de if tal como se observa en la figura Figura 5.1 b), el campo que ésta produce y que rodea al conductor, también se incrementa y cuando este campo llega a cortar a los conductores que se encuentran a su lado, en ese preciso momento de acuerdo con la ley de Faraday se inducirá una fuerza electromotriz eL que debido a que el circuito esta cerrado hará que circule una corriente llamada corriente inducida o autoinducida iL( ya que se produce de manera automática ), esta corriente lleva la misma dirección que la corriente de la fuente if y por lo tanto se opone a que ésta siga creciendo. Al empezar if a decrecer, el campo que esta produce y que antes iva creciendo ahora empieza a disminuir,al disminuir, se invierte el sentido en que corta al conductor y por lo tanto se invierte el sentido en que circula iL que ahora será igual al sentido en que circula if , al llevar iL el mismo sentido que if , sus valores ahora se suman, con esto iL trata de que if no disminuya; podemos darnos cuenta de que la corriente de autoinducción iL se opone a toda variación en el valor de la corriente dela fuente If .
a)
if
if
iL

s
R

b)
Fig. 5.1 en el a) se muestra una bobina con la entrada y salida de la corriente formando un campo magnético y en el b) se muestran las espiras de una bobina por la que pasa una corriente alterna
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Inducción Mutua.- en la figura 5.2 , se muestran dos bobinas de espiras apretadas formadas por un hilo conductor. La corriente que circula por elcircuito 1 crea un campo magnético en la forma indicada, y una parte de su flujo atraviesa el circuito 2. Puesto que toda línea de inducción es una línea cerrada, cada línea que atraviesa el área del circuito 2 esta ligada a este circuito del mismo modo que se encuentran unidos dos eslabones de una cadena. Si el circuito contiene N2 espiras, y es Ф el flujo que atraviesa cada espira. El productoN2 Ф es el flujo ligado al circuito 2. La unidad de Flujo ligado o enlace de flujo es el weber-vuelta.
Para una corriente dada que circula por el circuito 1 el flujo ligado al circuito 2 depende de la forma y dimensiones del dispositivo ; pero independiente de éste, la densidad del flujo en cada punto del campo es directamente proporcional a la corriente que circula por el circuito 1. Por tanto...