Sensoresdemagnitudeselectromagneticas

SENSORES Y ACTUADORES

CAPITULO III SENSORES DE MAGNITUDES ELECTROMAGNETICAS

ACTUADORES Y SENSORES Conceptos básicos

Capítulo 3

Ley de inducción o ley de Faraday
Si una bobina con w vueltas es puesta en un campo magnético de intensidad variable, se desarrolla una diferencia de potencial u proporcional a la variación en función del tiempo del flujo magnético y el número de vueltas dela bobina: u= w . (df/dt) (1.1)

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Capítulo 3

Ley de Lenz
La corriente eléctrica que se genera por la tensión inducida según la ley de Faraday tendrá tal dirección que generará un campo magnético de dirección opuesta al campo magnético variable que la generó.

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Capítulo 3

Transformador eléctricoAplicando estos principios se desarrolla el concepto del transformador, el cuál consta de por lo menos dos bobinas (nº de vueltas n1 y n2 )alrededor de un núcleo magnetizable. A través de la bobina 1 (o Primario) se aplica una corriente i1 generando un flujo magnético fh, el cuál a su vez genera una tensión inducida u2 en la bobina 2 (o Secundario), siendo esta expresada por: u2= n2 . (dfh /dt) (1.2) Oexpresado para el transformador ideal: u2= n2 .u1/n1 (1.2.1)

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Capítulo 3

Transformador eléctrico

Figura 1: Experimento de Faraday – Invención del transformador

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Capítulo 3

Fuerza de Lorenz
Una partícula con carga eléctrica Q, en movimiento con una velocidad v por efecto de un campo electroestáticoE, a la cual se le aplica un campo magnético B, será desviada de su trayectoria en forma perpendicular tanto al campo E como al campo B por una fuerza denominada fuerza de Lorenz: F= Q. v x B (1.3)
F v Q B

E

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Capítulo 3

Corriente eléctrica en un conductor
La relación de la intensidad de corriente por el área del conductor, denominada densidadde corriente sería: j = I/A (1.4) Para nuestras aplicaciones estaremos usando las denominaciones: ● -e, la carga de un electrón: 1,602189 . 10 -19 C, ● n: como el número de electrones por unidad de volumen, es decir, la densidad de electrones libres en un conductor. ● v: la velocidad de movimiento de estos electrones

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Capítulo 3

Corriente eléctricaen un conductor
Entonces podemos decir: j = -e.n.v Y combinando 14. y 1.5: I= -e.n.v.A (1.5) (1.6)

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Capítulo 3

Tensión eléctrica en un conductor
Se definen el campo eléctrico y el potencial entre dos puntos o tensión eléctrica respectivamente como: E=vxB U= (1.7) (1.8)

∫ -E. dr
0

r

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Capítulo 3El efecto Hall
Por efecto de la fuerza de Lorenz sobre un flujo de cargas eléctricas por un conductor en un campo magnético, las cargas serán desplazadas perpendicularmente a la dirección de su movimiento y al campo magnético B.

U1
Por ende, las cargas dentro del conductor se separan en función de su signo. Tras un tiempo, se generará un campo eléctrico transversal al movimiento de lascargas, el cuál compensará exactamente la fuerza de Lorenz:

I

d b
+++++++++ -------------

EH

UH

B

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Capítulo 3

El efecto Hall – El campo eléctrico
La fuerza de Lorenz: F= e.EH (1.9) Usando entonces la ecuación 1.3 y 1.9 podemos decir que: e.EH = -e.v x B EH = -v x B (1.10) (1.11)

U1 d b
+++++++++ -------------

I

EH

UH

BACTUADORES Y SENSORES Conceptos básicos

Capítulo 3

El efecto Hall – La tensión de Hall
La tensión generada por este campo eléctrico sería acorde a 1.8 y 1.11: UH= -b . v. B (1.12) Esta tensión se denomina: Tensión de Hall. La corriente por el sector del conductor afectado por B sería según 1.6: I = -e . n . v . b . d (1.13) Combinando 1.12 y 1.13 resulta: UH= - (I . B) / (e . n . d)...