NOMBRE :  BERENICE AGUILAR CHACON 

MATERIA : FÍSICA II

PROFE: FIERRO 

ESCUELA: BACHILLERES ARTES & OFICIOS ' E.S.B.A.O.' 

GRADO: 4  GRUPO: 'G'

 A CONTINUACIÓN SE ENCUENTRAN UNOS TEMAS SELECTOS DE FÍSICA QUE ESPERO Y PUEDAN SER DE TU AYUDA PARA EL REFORZAMIENTO DE APRENDIZAJE ..  

Transformadores ♦

Los fenómenos de la autoinduccion y la inducción mutua constituye el fundamento del transformador eléctrico un dispositivo que sirve para aumentar o disminuir la tensión eléctrica.


Un transformador consta en esencia de dos bobinas arrolladas a un mismo núcleo de hierro, la bobina o arrollamiento donde se aplica la fem recibe el nombre de primario y la bobina en donde aparece ya transformada se denomina secundario.


En los transformadores comerciales el rendimiento es muy elevado lo que significa que se pierde poca energía en el proceso de transformación.
Esta propiedad de la transformacion eléctrica explica el hecho de que la energía eléctrica se transporte en lineas de alta tensión.

( Cuando al primario se le aplica un fem, el flujo que produce atraviesa tanto al primario como al secundario) 

MAS INFORMACIÓN VEA EL SIG. VÍDEO http://www.youtube.com/watch?v=db8vun1_AA4 

◘ Inducción mutua y autoinduccion ◘

INDUCCIÓN MUTUA : 

Son 2 o más embobinados separados electricamente, pero que están expuestos a un mismo campo magnético. Un transformador se constituye por un núcleo de hierro dulce laminado, un embobinado primario y uno más embobinados secundarios. Como es de suponer, todas las vueltas del embobinado estarán expuestas al campo magnético y que al reconcentrarse, este será cortado por todas las vueltas del alambre, con lo cual se induce un voltaje en ellas.
Se nombra embobinado primario al que recibe el voltaje, y secundario en el cual se induce dicho voltaje.
VEmos entonces que se trata de 2 embobinados separados electricamente, pero que están unidos por un mismo campo magnético, a este fenómeno se le denomina inducción mutua. 

AUTOINDUCCION: 

Autoinducción: es un fenómeno por el cual en un circuito eléctrico una corriente eléctrica (intensidad) variable en el tiempo genera (en el circuito) otra fuerza electromotriz o voltajeinducido,que se opone al flujo de la corriente inicial inductora,es decir,tiene sentido contrario. Un inductor es un circuito que consiste en un conductor enrollado alrededor de un núcleo (ya sea de aire o de hierro). El fenómeno de autoinducción surge cuando el inductor y el inducido constituyen el mismo elemento.

Se denomina autoinducción de un circuito a la generación de corrientes inducidas en el circuito, cuando en él se produce una variación del propio flujo. Ésta puede variar según la intensidad de corriente.

VEA: ---> http://www.youtube.com/watch?v=rxg9O7mUM_Y&feature=related

El generador y motor eléctrico ☼

El generador eléctrico es el dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, mientras que el motor hace lo contrario: transforma la energía eléctrica en mecánica; ambos utilizan la interacción entre conductores en movimiento (bobina) y campos magnéticos. 


El generador elemental existe una espiral de alambre que gira a través de un campo magnético, ala cual se le llama armadura y se conecta en un circuito externo a través de anillos deslizantes. 


La fem inducida y el flujo de corriente invierten su polaridad cada vez que la espiral de la armadura gira 180º por lo tanto la magnitud de la fem y de la corriente dependen de la posición de la espiral en el campo magnético.


Los generadores de corriente directa se clasifican según el método de excitación empleado.

Los generadores de excitación separada usan una fuente externa de corriente para magnetizar los campos. Los generadores auto-excitados utilizan la salida del mismo generador para excitar el campo. 

La corriente fluye por la bobina de la armadura para actuar como magneto.
Los los polos de la armadura son atraídos hacia los polos del campo produciendo el giro de la armadura.


Los motores de corriente eléctrica directa se clasifican en: 

• De excitación independiente 
• De excitación serie 
• De derivación 
• De excitación compuesta (Compund) 

Mientras mayor sea la velocidad del motor, mayor sera el cambio de flujo a través de la bobina y por donde la fuerza contrae-electricamente !! 


Se conoce como motor asíncrono al de corriente alterna cuya parte móvil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo .
Los motores de corriente alterna tanto monofasicos como trifasicos son los de mayor aplicación gracias a su facilidad de uso, poco mantenimiento y bajo costo de fabricación.


se clasifican de la siguiente manera : 

• Motores sincronos 
• Motores asíncronos 
• Monofasicos 

De bobinado auxiliar

De espiral en corto-circuito 

Universal 

• Trifasicos 

De rotor bobinado 

Jaula de ardilla 

* En los alternadores se genera una muy alta tensión eléctrica que se transporta a través de una red de tendidos eléctricos y es transformada en estaciones inmediatas para llegar finalmente a los enchufes domésticos *

Ley de LENZ ♦

Ley: "El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce".

La Ley de Lenz plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.

La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.

El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por:

donde:

•  = Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb).
•  = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T).
•  = Superficie del conductor.
•  = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo.

VEA → : http://www.youtube.com/watch?v=JmUSL2hNvmk

PARA MAS INFORMACION:  http://www.youtube.com/watch?v=JmUSL2hNvmk

• LEY DE FARADAY •

La ley de Faraday nos dice que la magnitud de la fem inducida en un circuito es igual a la razón de cambio del flujo magnético a través del circuito.

Con todos los experimentos se llego a la conclusión que la fem se puede inducir, al igual que la corriente, mediante una simple bobina o un simple alambre dentro de un campo magnético.

La ley de Faraday es:

Es decir, la fem es inducida en un circuito cuando el flujo magnético a través de un circuito varía en el tiempo. En la formula denotamos como 
, como el flujo magnético. El signo negativo representa la oposición que existe en los campos inducidos por el flujo magnético y la fem.

Además el flujo magnético es:

Nosotros en el laboratorio trabajaremos con una bobina, la cual es un artefacto revestido con alambre enrollado, en este caso el material del alambre es cobre. Por este motivo diremos que la fem inducida en una bobina es:

Al principio dijimos que la fem se inducía por el movimiento de un simple alambre dentro de un campo magnético. Este procedimiento se modela de al siguiente forma.

Siendo w la velocidad angular, A el área, B el campo magnético y n el número de vueltas de la bobina.

Recordando que la velocidad angular se define como:

En este día todos los experimentos los realizaremos con corriente alterna, la cual tendrá una frecuencia de 
.

Para los transformadores encontramos la siguiente relación:

Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la inducción electromagnética pueden ser agrupadas en dos categorías: experiencias con corrientes y experiencias con imanes. 

La representación del campo magnético en forma de líneas de fuerza permitió a Faraday encontrar una explicación intuitiva para este tipo de fenómenos. Para que se produjera una corriente inducida en la bobina era necesario que las líneas de fuerza producidas por el imán fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina como consecuencia del movimiento de uno u otro cuerpo. En el primer grupo de experiencias, las líneas de fuerza, al aparecer y desaparecer junto con la corriente debida a la pila, producían el mismo tipo de efectos.

Las experiencias anteriores a las de Faraday, al no tener en cuenta los aspectos dinámicos, o de cambio con el tiempo, de esta clase de fenómenos, no pudieron detectar este tipo de corrientes que aparecen en un circuito eléctrico sin que exista dentro del propio circuito ninguna pila que las genere.

Inducción electromagnética *

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz comprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones.


Se conoce como inducción electromagnética al fenómeno de generar una fem inducida a partir de un campo magnético.

VEA ESTO: http://www.youtube.com/watch?v=ZyG7q3SaDD0

El solenoide !!

Un solenoide es un conjunto de espirales iguales (bobina), paralelas, determinada longitud L y por las que se induce una corriente eléctrica. 


En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita.

La bobina con un núcleo apropiado, se convierte en un electroimán. Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.

Se puede calcular el módulo del campo magnético dentro de la bobina según la ecuación:

Donde:

• N: número de espiras del solenoide.

• I: corriente que circula.

• L: longitud total del solenoide.

MAS INFORMACIÓN SOBRE ESTE TEMA: http://www.youtube.com/watch?v=ihcoAsrMHy8

Campos magnéticos producidos por medio de una corriente eléctrica ...

Campo magnéticos producidos por medio de una corriente eléctrica' 




Al inducir una corriente eléctrica a través de un conductor las lineas de fuerza del campo magnético resultante forman circunferencia consentricas alrededor del mismo. El sentido del vector de la intensidad de campo se puede indicar colocando los dedos de mano derecha en forma de semicírculo apuntando con el dedo pulgar hacia el sentido de dicha corriente esta es como la menciona Cutnell. 

Campo magnético producido por un espiral'

Las lineas de fuerza del campo se cierran en torno a cada porción de la espiral de manera similar como ocurre en un imán recto con polos norte y sur. La relación entre la polaridad magnética de un espiral y el sentido de la corriente que circula a través de ella la establece la regla de la mano derecha donde una cara es norte cuando un observador situado frente a ella ve circular la corriente de derecha a izquierda y es sur en el caso contrario.

• ELECTROMAGNETISMO' !

En la primera mitad del siglo XX, con el advenimiento de la mecánica cuántica, el electromagnetismo tenía que mejorar su formulación con el objetivo de que fuera coherente con la nueva teoría. Esto se logró en la década de 1940 cuando se completó una teoría cuántica electromagnética o mejor conocida comoelectrodinámica cuántica.

• ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO   ↑


El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. 
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.

* Campo magnético

La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad (la cual la podemos localizar en el espacio) de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

Las lineas del campo magnético al igual que las lineas del campo eléctrico nunca se intersectan. Cuando una carga en movimiento se encuentran en un campo magnético de manera tal que su vector e velocidad tenga una componente perpendicular al campo, dicha partícula experimentara una fuerza.

La intensidad del campo magnético también conocida como inducción magnética se representa por la letra B y es una cantidad vectorial con dirección y sentido expresado mediante las lineas de fuerza magnética. 

-- Tipos de Imán --

  Por su naturaleza existen 2 tipos de imán: 

NATURALES Y ARTIFICIALES 

Un imán es un cuerpo o dispositivo con un campo magnético (que atrae o repele otro imán) significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes.

Las partes de un imán: 

• Eje magnético: barra de la línea que une los dos polos.

• Línea neutral: línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.

• Polos: los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más intensas. Estos polos son, el polo norte y el polo sur; (no deben confundirse con positivo y negativo) los polos iguales se repelen y los diferentes se atraen.

Los imanes se clasifican por su duración, convirtiéndolos en:

 PERMANENTES O TEMPORALES. 

• Los permanentes son imanes artificiales que han sido sometidos a algún tipo de tratamiento termico y magnetizado por medio de corriente eléctrica. 

• Los temporales son aquellos que a pesar de ser magnetizados artificialmente, pierden su magnetismo casi inmediatamente después de ser retirados de la fuerza que los magnetiza. 

Usos del imán:  Los imanes se utilizan de muy diversas formas: altavoces o parlantes, pegatinas (figuras que se adhieren a las neveras), brújulas, cierres para heladeras o congeladores, paredes magnéticas, llaves codificadas, bandas magnéticas de tarjetas de crédito o débito, bocinas, motores, como un interruptor básico, como detector de billetes falsos, generadores, detectores de metales, para el cierre de mobiliario, Algunos de estos aparatos se pueden dañar si se les aplica una cierta cantidad de magnetismo opuesto. 

• RELACIONAS LA ELECTRICIDAD CON EL MAGNETISMO •

 * MAGNETISMO * 

El magnetismo representa un tópico de suma importancia en el estudio de la electricidad, ambos fenómenos no pueden separarse ya que siempre que aparece una corriente eléctrica, existe magnetismo debido a que las cargas en movimiento es decir, la corriente eléctrica se comportan como imanes produciendo campos magnéticos. 

 El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, un ejemplo es , la luz.

Cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño imán (véase Momento dipolar magnético electrónico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados.

Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Este efecto es análogo al campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina (ver dipolo magnético). De nuevo, en general el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magnético en el material, pero en ciertas condiciones los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total medible.

( Como podrás observar, las lineas del campo magnético no son paralelas en todos los puntos, sino que entre mas cerca se este en los polos las lineas se vuelven casi perpendiculares ala superficie de la tierra, y el angulo que se le genera se le denomina angulo de inclinación. Esto provoca que el angulo que se desvía la aguja de cualquier brújula con respecto al polo norte geográfico se le denomine angulo de inclinación en cual varia dependiendo del sitio en que se encuentre la TIERRA! ) 

• Otra característica de los imanes es que consisten en la imposibilidad de aislar sus polos magnéticos; es decir si cortaras un imán recto en dos mitades tendrías dos imanes con sus respectivos polos NORTE Y SUR por lo tanto podemos concluir que no es posible obtener un imán con un solo polo magnético, al igual que no se puede tener un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo • 

Instrumentos eléctricos de medición *

La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.

La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

El amperimetro es un dispositivo para medir la corriente eléctrica y debe conectarse en el circuito de manera tal que la corriente pase directamente a través de el es decir en serie.

Un amperimetro ideal debe tener una resistencia muy pequeña debido a que se conecta en serie con el circuito y es necesario que no afecte el valor de la medición 

(Recuerda que la resistencia en serie se suma) 

Potencia eléctrica y el efecto Joule ..!

Se conoce como efecto Joule al fenómeno por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico británicoJames Prescott Joule.

El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable.

LEY DE JOULE : 

Este efecto fue definido de la siguiente manera: "El calor generado por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente se expresa como

Microscópicamente el efecto Joule se calcula a través de la integral de volumen del campo eléctrico  por la densidad de corriente :

La resistencia es el componente que transforma la energía eléctrica en calor, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha etc.).

Mediante la ley de Joule podemos determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella circule, del valor de la resistencia eléctrica y de la cantidad de tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de Joule diciendo que la cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de corriente y directamente proporcional al valor la resistencia y al tiempo. Pero el calor no es el único efecto de la corriente eléctrica, también lo es la luz (lámpara incandescente).El paso de la corriente eléctrica por conductores producen en ellos una elevación de temperaturas: este fenómeno se denomina efecto joule.

Olla eléctrica

 ( Circuito de prueba de Joule) 

Resistencia eléctrica y Ley de Ohm *

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así 

La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a latensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.

La ecuación matemática que describe esta relación es:

donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, Ges la conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm. 

LEY DE OHM 

• Circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixto •

Los circuitos eléctricos son representaciones gráficas de elementos conectados entre si para formar una trayectoria por la cual circula una corriente eléctrica en la que la fuente de energía y el dispositivo consumidos de energía están conectados por medio de cables conductores a través de los cuales circula la carga.

En los circuitos se utilizan muchos tipos de fuentes de energía eléctrica (Fuente de poder) de las cuales la mas común es la batería o pila. 

En una batería ocurre una reacción química que proporciona la energía necesaria para separar las cargas eléctricas en las terminales positiva y negativa .

• La batería esta formada por dos o mas pilas conectadas electricamente entre si.

Circuito en serie: 

• En un circuito en serie, el voltaje en cada resistencia solo es parte del voltaje total y depende del valor de la resistencia.

 Circuito en paralelo:

•  El circuito paralelo sera igual ala sumatoria de todas las corrientes individuales de los elementos que lo componen. 
• La corriente se divide entre las ramas paralelas del circuito. 

 Circuito mixto : 

• La intensidad total de la corriente en un circuito mixto depende de la resistencia cuando se le conecta a una fuente de voltaje