INDUCCION MAGNETICA

Cuando circula corriente eléctrica por un conductor se forma alrededor de él un campo magnetico "B"

Generación de Campo Magnetico

Para la indicación de los vectores se utiliza la Regla de la mano derecha.
La intensidad del campo generado se suma cuando se lo arrolla en espiras formando un solenoide.
El campo magnético se puede concentrar y/o guiar colocando un núcleo ferromagnetico

Solenoide

Si la bobina es rectilínea, en puntos suficientemente alejados de los extremos dicho campo es prácticamente uniforme, y su valor es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por las espiras "i", a la permeabilidad magnética del medio "µ" al número de espiras, "N" e inversamente proporcional a la longitud de la bobina "L"

B=(µ N i)/L

Como el campo magnético depende del medio, con objeto de aumentar aún más su intensidad se puede incluir en el interior del solenoide un pedazo de hierro dulce. La permeabilidad magnética de este material es muy elevada (µ₌ µ_r.µ_o ) y así se consigue un electroimán, de inducción controlable (modificando la intensidad de la corriente) e intensa, cuyas líneas de fuerza son semejantes a las creadas por un imán natural y rectangular.

La permeabilidad se compone de dos elementos, la permeabilidad del vacío " µ_o " y de la permeabilidad relativa del material utilizado " µ_r" siendo los mas utilizados: hierro, cobalto y niquel

$\mu_o = 4 \pi \cdot 10^{-7}\,\mbox{H}\cdot \mbox{m}^{-1}$

La inducción magnética o densidad de flujo magnetico "B" (Wb/m²) queda determinado por el campo magnetico "H" y la permeabilidad del núcleo utilizado

B = µ_r.µ_o.H

Electroimán con nucleo de hierro

Este tipo de bobinado o devanado posee un campo disperso muy grande, en el toroide el campo disperso es praticamente nulo.

Forma toroidal

También se pueden cerrar las líneas de campo magnético con un nucleo de hierro laminado, tal como se utiliza en los transformadores. Las líneas más juntas representan mayor intensidad.

Con un Nucleo cerrado

APLICACIONES:

Un electroiman utilizado en un parlante

Bobina del estator de un motor eléctrico

Intensidad de Campo Magnético: H

Dada la expresión de Inducción Magnetica "B"
B = (µ. N. i)/L
Se define, intensidad de Campo Magnetico H
H = N. i / L
Reemplazando en la ecuación anterior nos queda:
B = µ . H

Gráfico B - H de un circuito magnetico

Flujo Magnetico
Se define Flujo Magnetico al producto de la Inducción Magnetica "B" por la superficie atravesada "S"

$\Phi={B} \cdot S \,\!$

Ф = B. S = µ.µ₀.(N.i/L) .S

De esta expresión se definen la siguientes magnitudes:

F = N.i “Fuerza Magnetomotriz”

R = L/( µ.µ_0.S) “ Reluctancia“

Reemplazando en la ecuación del Flujo Magnético se obtiene:

Ф = F/R

A esta expresión se la denomina "Ley de Hopkinson" y dice que el flujo de un circuito magnético es directamente proporcional a la Fuerza Magnetomotriz e inversamente a la Reluctancia y suele llamarse la Ley de Ohm para circuitos magnéticos por su similitud.
La fuerza magnetomotriz "F" depende de la corriente eléctrica que lo genera, mientras que la reluctancia "R" contiene las magnitudes geométricas de circuito y las propiedades del núcleo utilizado y representa las perdidas del circuito magnético.

LEY DE FARADAY (1791 - 1867)

Generador eléctrico

La ley de inducción electromagnética de Faraday establece que el voltaje inducido "V" en un circuito eléctrico cerrado es directamente proporcional a la velocidad con que cambia en el tiempo el flujo magnético "Ф":

$\,V_\varepsilon = -N{d \Phi \over d t}$

V: tensión inducida, N: Números de Espiras del Bobinado, dФ/dt derivada del flujo magnético respecto del tiempo.

La condición para que aparezca la Fuerza Electromotriz Inducida (F.E.M.) es que el flujo magnético varíe en el tiempo, generalmente es del tipo senoidal. Esta Ley rige en los trasformadores y generadores de corriente contínua y alterna.

Video explicando sencillo experimento aplicando Ley de Faraday:
https://www.youtube.com/watch?v=8QG8sqDwM1c

Aplicaciones:

Transformador

Ejemplos de aplicación:

1) Fuerza electromotriz de movimiento.

Una forma posible de generar una FEM en un circuito sería por ejemplo el movimiento de un conductor que se desplaza a una velocidad “V” bajo un campo magnético fijo “B”, como el generado por un imán.