10: Inducción electromagnética
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- 10.1: Introducción a la Inducción Electromagnética
- En 1820, Oersted había demostrado que una corriente eléctrica genera un campo magnético. Pero, ¿puede un campo magnético generar una corriente eléctrica? Esto fue respondido de manera casi simultánea e independiente en 1831 por Joseph Henry en Estados Unidos y Michael Faraday en Gran Bretaña.
- 10.2: Inducción Electromagnética y la Fuerza Lorentz
- La fuerza de Lorentz está apuntalando la observación de que el movimiento de una meta varilla a través del campo magnético induce una diferencia de potencial a través de los extremos de la varilla. Esto es inducción electromagnética, y, visto de esta manera, no hay nada nuevo: la inducción electromagnética no es más que la fuerza Lorentz sobre los electrones de conducción dentro del metal.
- 10.3: Ley de Lenz
- La Ley de Lenz sostiene que cuando se induce una EMF en un circuito como resultado del cambio de flujo magnético a través del circuito, la dirección de la EMF inducida es tal que se opone al cambio de flujo que lo provoca.
- 10.4: Galvanómetro balístico y la medición del campo magnético
- Un galvanómetro es similar a un amperímetro sensible, difiriendo principalmente en que cuando no pasa corriente a través del medidor, la aguja está en el medio del dial en lugar de en el extremo izquierdo. Un galvanómetro se utiliza no tanto para medir una corriente, sino para detectar si fluye o no una corriente, y en qué dirección. En el galvanómetro balístico, el movimiento de la aguja no está amortiguado, o tan cerca de no estar amortiguado como se pueda lograr fácilmente.
- 10.5: Generador AC
- Esta y las siguientes secciones estarán dedicadas a generadores y motores. No me preocuparé —y de hecho no tengo conocimiento— del diseño de ingeniería o detalles prácticos de generadores o motores reales, sino sólo por los principios científicos involucrados. Los “generadores” y “motores” de este capítulo serán conceptos abstractos altamente idealizados que tengan poco parecido obvio con las cosas reales.
- 10.6: Alimentación de CA
- Cuando una corriente I fluye a través de una resistencia R, la tasa de disipación de la energía eléctrica como calor es IR². Si se aplica una diferencia de potencial alterno V=V0 sin ωt a través de una resistencia, entonces una corriente alterna I=I0 sin ωt fluirá a través de ella, y la velocidad a la que se disipa la energía como calor también cambiará periódicamente.
- 10.7: Motores Lineales y Generadores
- En esta sección se describen motores y generadores lineales altamente idealizados e imaginarios, solo porque la geometría es más simple que para los motores rotativos, y es más fácil explicar ciertos principios. Los motores rotativos se discutirán en la siguiente sección.
- 10.8: Motores Rotativos
- La mayoría de los motores reales, por supuesto, son motores rotativos, aunque todavía se aplican todos los principios descritos para nuestro motor lineal altamente idealizado de la Sección 10.7.
- 10.9: El Transformador
- Un transformador es un dispositivo eléctrico estático que transfiere energía eléctrica entre dos o más circuitos a través de inducción electromagnética. Una corriente variable en una bobina del transformador produce un campo magnético variable, que a su vez induce un EMF o “voltaje” variable en una segunda bobina. La energía se puede transferir entre las dos bobinas a través del campo magnético, sin una conexión metálica entre los dos circuitos.
- 10.10: Inductancia Mutua
- Considera dos bobinas, no conectadas entre sí, que no sean estar juntas en el espacio. Si la corriente cambia en una de las bobinas, también lo hará el campo magnético en la otra, y en consecuencia se inducirá un EMF en la segunda bobina. La relación de la EMF inducida en la segunda bobina a la tasa de cambio de corriente en la primera se denomina coeficiente de inductancia mutua.
- 10.11: Auto Inductancia
- En esta sección se trata de la autoinductancia de una sola bobina en lugar de la inductancia mutua entre dos bobinas. Si la corriente a través de una sola bobina cambia, el campo magnético dentro de esa bobina cambiará; en consecuencia se inducirá en la bobina una contraelectromotriz que se opondrá al cambio en el campo magnético y de hecho se opondrá al cambio de corriente.
- 10.17: Energía almacenada en un Campo Magnético
- La energía se puede almacenar por unidad de volumen en un campo magnético n un vacío.
Miniaturas: Animación que muestra el funcionamiento de un motor eléctrico de CC cepillado. (CC BY-SA 3.0; Abnormaal vía Wikipedia)