Electrotecnia. ENAE0108. Ramón Guerrero Pérez

       Recuerde

      El electromagnetismo es una rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos de forma unificada.

       Ley de Faraday

      Hacia 1870, Michael Faraday descubrió que, si existía una variación de flujo magnético sobre un circuito (por ejemplo, acercándole un imán), se produciría, en este, una corriente eléctrica. Este fenómeno se denomina inducción electromagnética y es el principio de funcionamiento de las máquinas eléctricas.

3. Circuitos magnéticos y conversión de la energía

      Un circuito magnético es el camino que va de un polo magnético a otro cuando se establecen, entre ellos, líneas magnéticas. Aunque la definición de este tipo de circuitos sea similar a la de los circuitos eléctricos, existe entre ellos un diferencia esencial, y es que por el circuito eléctrico no tiene por qué pasar corriente (circuito abierto), mientras que en los magnéticos siempre se establecen líneas magnéticas, ya que no existe ningún material aislante del magnetismo (por el contrario, sí existen materiales aislantes de la electricidad).

      Existen dos tipos fundamentales de circuitos magnéticos: los homogéneos y los heterogéneos. En los circuitos homogéneos, el flujo magnético es constante en todo el recorrido ya que, tanto las sustancias como las secciones que lo componen son iguales en todo el circuito. En cambio, en los circuitos heterogéneos, existe una irregularidad para estas variables, por lo que la inducción magnética no es la misma en todo el trayecto.

      La principal aplicación de este tipo de circuitos se localiza en la fabricación de generadores y motores. Este tipo de dispositivos son máquinas eléctricas que se encargan de transformar la energía mecánica (movimiento) en eléctrica o viceversa. Esta conversión energética es el principio de operación de las máquinas eléctricas rotativas.

       Recuerde

      Existen dos tipos fundamentales de circuitos magnéticos: los homogéneos y los heterogéneos.

4. Magnitudes Magnéticas (flujo magnético, intensidad magnética, reluctancia, etc.)

      Gracias a las magnitudes magnéticas es posible cuantificar y calcular diversos parámetros relacionados con este tipo de fuerza. Las más importantes son: la intensidad magnética, el flujo magnético, la fuerza magnetomotriz y la reluctancia.

      4.1. Intensidad Magnética (B)

      Esta magnitud expresa numéricamente lo densas o concentradas que son las líneas de fuerza en una zona concreta del campo magnético. La unidad de esta magnitud es la tesla (T).

      4.2. Flujo magnético (Φ)

      Generalmente, el campo magnético se representa mediante una serie de líneas de fuerza. Precisamente, la cantidad de estas líneas es lo que se denomina flujo magnético. Se representa por la letra griega Φ y su unidad es el weber (Wb).

      Dada una superficie (S) donde actúa un campo magnético (B), la expresión del cálculo de flujo (Φ) viene dada por la expresión:

      Φ = B / S

      Donde S está expresada en m².

      4.3. Fuerza magnetomotriz (F)

      La fuerza magnetomotriz expresa la capacidad que tiene una bobina para generar líneas de fuerza magnéticas. Esta fuerza es mayor cuanto mayor sea tanto el número de espiras que presente como la intensidad que la recorra. Su unidad son los amperios-vuelta (Av).

      El cálculo de esta magnitud viene dado por la fórmula:

      F = N · I

      Donde N es el número de espiras de la bobina e I es la corriente (en A) que la recorre.

       Definición

       Bobina

      Es un dispositivo que consiste en un hilo de cobre enrollado. Es capaz de almacenar energía a través de un campo magnético que genera, la cual dependerá, entre otras cosas, del número de espiras (vueltas) que presente el hilo (a más vueltas, más energía).

      4.4. Reluctancia (R)

      Esta magnitud caracteriza a los materiales magnéticos y expresa la oposición que presentan los mismos cuando se encuentran influenciados por un campo magnético. Se mide en amperios-vuelta / Weber (Av / Wb).

      Mediante esta expresión se puede calcular fácilmente la reluctancia conociendo la fuerza magnetomotriz (F) y el flujo magnético Φ. Esta ley se denomina Ley de Hopkinson y es análoga a la Ley de Ohm de los circuitos eléctricos:

      R = F / Φ

       Aplicación práctica

       Calcule la reluctancia de una bobina de 20 espiras (N =20), recorrida por una intensidad de 2 A y sometida a un flujo magnético (Φ) de 10 Wb.

       SOLUCIÓN

      Para poder calcular la reluctancia, es necesario conocer la fuerza magnetomotriz de la espira:

       F = N · I; F = 20 · 2; F = 40 Wb

      Una vez conocida la fuerza magnetomotriz, es posible calcular la reluctancia:

       R = F / Φ; R= 40 / 10; R= 4 Av/Wb

      La espira tiene una reluctancia de 4 Av/Wb

5. Resumen

      El magnetismo estudia las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre ciertos materiales (ferromagnéticos), mientras que el electromagnetismo relaciona los fenómenos eléctricos y magnéticos de forma conjunta.

      Existen algunas leyes básicas que describen algunos aspectos del electromagnetismo, como: Ley de Biot y Savart, Teorema de Ampère y Ley de Faraday.

      Un circuito magnético es el camino que va de un polo magnético a otro cuando se establecen, entre ellos, líneas magnéticas. Existen dos tipos fundamentales de circuitos magnéticos: los homogéneos y los heterogéneos.

      Las magnitudes magnéticas más importantes son: la intensidad magnética, el flujo magnético, la fuerza magnetomotriz y la reluctancia.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

       1. Una bobina es un elemento que...

      1 ... es capaz de producir corriente eléctrica.

      2 ... es capaz de almacenar energía.

      3 ... se utiliza en circuitos de corriente continua.

      4 ... no deja pasar la corriente