fundamentos del electromagnetismo (inductancias)

Capítulo 1.
Fundamentos del magnetismo
Introducción.
Uno de los problemas que encontramos en el campo del magnetismo es el uso de diferentes unidades de medida, como el Sistema Cegesimal de unidades CGS (centímetro-gramo-segundo), el MKS (metro-kilogramo-segundo) y el sistema de unidades inglesas mixtas.
Los “campos” (no sé si estamos hablando de campos o solo de magnetismo) magnéticos puedenser probados de una forma fácil mediante el CGS, como siempre hay alguna excepción que confirma la regla que en este caso es la permeabilidad.
Propiedades magnéticas en el espacio libre.
Un cable con una corriente continua “I” que pasa a través de él, produce una fuerza magnética circulatoria “H” y un campo magnético “B” alrededor del conductor, podemos ver esto en la figura 1-1:

Ladirección de la línea de flujo se puede determinar con la “regla de la mano derecha”, cuando se sujeta un conductor con la mano derecha con el pulgar en la dirección en la que circula la corriente, los dedos quedan apuntando en la dirección de la fuerza magnética, esto está basado en el flujo de corriente convencional no en el flujo de electrones.
Cuando una corriente pasa por un cable en una direccióncomo en la figura 1-2(A), observamos la dirección de la fuerza magnética “H”, pero si invertimos la corriente “I”, figura 1-2(B) vemos como se invierte también la fuerza magnética, esto demuestra que el campo magnético tiene polaridad.
Regla de la mano derecha


Intensificar el campo magnético.
Cuando una corriente pasa a través de un cable, se crea un campo magnético alrededor de este.Si los conductores, como se muestra en la figura 1-3, transportan corriente en una misma dirección pero están separados una larga distancia, el campo magnético generado no les afectara el uno al otro. Si los mismos conductores se sitúan uno cerca del otro, como en la figura 1-4, el campo magnético se suma y la intensidad del campo se duplica.

Si enrollamos el cable en una clavija, su campomagnético se intensifica en gran medida. La bobina, presenta un campo magnético exactamente igual al de una barra magnética (imán), esto se muestra en la figura 1-5. Al igual que los imanes las bobinas también tienen un polo norte y una región neutral en el centro. Por otra parte, se puede invertir mediante la inversión de la corriente, a través de la bobina. Esto demuestra de nuevo la dependenciadel campo magnético en la dirección de la corriente.


El circuito magnético es el espacio en el que el flujo se desplaza alrededor de la bobina. La magnitud del flujo se determina por el producto de la corriente “I” y el número de vueltas “N” en la bobina. La fuerza “NI” requerida para crear el flujo es la fuerza magnetomotriz (MMF). La relación entre la densidad de flujo “B” y la fuerza demagnetización “H” para una bobina con núcleo de aire se muestra en la figura 1-6, la relación de B a H se llama la permeabilidad “μ” y para esta bobina de núcleo de aire es la relación de la unidad en el sistema CGS, donde se expresa en unidades de gauss por oerstedios (gauss/oersted).

Si la batería de la figura 1-5, se sustituye por una fuente de CA como se muestra en la figura 1-7, larelación entre B y H debería tener las características que se muestran en la figura 1-8. La linealidad de la relación entre B y H representa la principal ventaja de las bobina de núcleo de aire. Dado que la relación es lineal, el aumento de H provoca el aumento B y por lo tanto el flujo en la bobina, a mayor corriente mayor campo, el límite práctico de esto depende de la corriente máxima admisible en elconductor.



Campos del orden de 0.1 Teslas son factibles para un aumento de la temperatura de 40 °C sobre la temperatura ambiente de la habitación. Con bobinas súper refrigeradas, se han obtenido campos de 10 Teslas.

Transformadores simples.
Un transformador en su forma más simple se muestra en la figura 1-9. Este transformador tiene dos bobinas con núcleo de aire que comparten un...