Ley de Faraday

Ley de Faraday

1. Fuerza Electromotriz Inducida y Ley de Faraday Chávez Chávez Maricruz Mendoza Heredia José Alfredo Dávalos Medina Erik Omar Jorge Morelia, Michoacán a 28 de mayo de 2013

2. En una espira de alambre dentro de un campo magnético, una corriente produce un momento de torsión y un momento de torsión produce una corriente. Éste es un ejemplo de la simetría de la naturaleza. La aparición de corriente en la espira es ejemplo de la aplicación de la Ley de la Inducción de Faraday . Introducción

3. Michael faraday Nació en Newington el 22 de septiembre de 1791. Murió en Londres el 25 de agosto de 1867. Fue un físico y químico británico. Estudió electromagnetismo y la electroquímica. Descubrió la inducción electromagnética.

4. + Experimentos de Faraday Faraday demostró con sus experimentos que podía inducir una corriente (I) en una bobina al acercar o alejar un imán. El polo norte del imán penetra e n la bobina, la aguja del gal- vanómetro se desvía hacia la derecha del lector. N S Cuando el polo norte se aleja la aguja se desvía hacia la izquierda del lector.

5. Inducción electromagnética Se refiere a la creación de fuerzas electromotrices inducidas siempre que cambia el flujo magnético que pasa por una bobina, espira o circuito.

6. FENÓMENO DA ORIGEN PRODUCCIÓN DE UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ CORRIENTE ELÉCTRICA INDUCIDA RESULTADO DE LA VARIACIÓN FLUJO MAGNÉTICO MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE UN CONDUCTOR ELÉCTRICO Y UN CAMPO ÁGNÉTICO es el que a la y de una como del d ebido al INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA es aquella PRODUCIDA SE MUEVE UN CONDUCTOR ELÉCTRICO SENTIDO TRANSVERSAL (PERPENDICULAR O INCLINADO) LINEAS DE FLUJO CAMPO MAGNÉTICO cuando un e n a las de un Inducción electromagnética

7. Generador Eléctrico, alternador, Motor eléctrico y transformador Generador Eléctrico Convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Alternador  Es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Transformador Dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Motor Eléctrico Es un aparato que transforma la energía eléctrica en energía mecánica.

8. Generador CA Transformador Alternador Ejemplos (Inducción Magnética)

9. Fuerza Electromotriz La  fuerza electromotriz (FEM) es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado.  Es una característica de cada generador eléctrico. ES EL VOLTAJE QUE SE TRASLADA POR EFECTOS MAGNÉTICOS A UN CONDUCTOR ELÉCTRICO. Fuerza Electromotriz I nducida

10. Campos magnéticos variables Los campos magnéticos variables pueden obtenerse de distintos modos: Mediante imanes móviles. A través de corrientes variables. Al alejar o acercar la bobina del conductor o imán. Al hacer girar la bobina en un campo magnético fijo (generador). Todos estos métodos se pueden recoger mediante una expresión conocida como Ley de Faraday , que relaciona el cambio del flujo magnético a través de un circuito con la FEM inducida en el circuito.

11. Ley de faraday y FEM Inducida La ley de Faraday dice que la fem inducida en un circuito es igual a la rapidez del cambio del flujo a través del circuito excepto por un signo negativo. Si el ritmo de cambio de flujo se expresa en weber/segundo, la fem estará expresada en volts.

12. LEY DE Inducción de faraday Esta ecuación recibe el nombre de ley de Induccíón de Faraday , el signo menos indica el sentido de la fem inducida.

13. Ley de faraday Asimismo dice que cualquier cambio del entorno magnético en que se encuentra una bobina de cable, originará un "voltaje" (una fem inducida en la bobina). No importa como se produzca el cambio, el voltaje será generado en la bobina.

14. Cambio a producir El cambio se puede producir por: -Un cambio en la intensidad del campo magnético. -El movimiento de un imán entrando y saliendo del interior de la bobina. -Moviendo la bobina hacia dentro o hacia fuera de un campo magnético. -Girando la bobina dentro de un campo magnético. En sí la Ley de Faraday resume la forma en como el voltaje es generado.

15. Cuando se trata de una bobina que tiene N número de vueltas o espiras, la expresión matemática para calcular la fem inducida será: Donde ε = fem media inducida en volts (V) Φ f = flujo magnético final en webers ( wb ) Φ i = flujo magnético inicial en webers ( wb ) t =tiempo en que se realiza la variación del flujo magnético medido en segundos ( seg ). El signo negativo (-) de la ecuación se debe a la oposición existente entre la fem inducida y la variación del flujo que la produce (Ley de Lenz).

16. En casi toda la energía eléctrica que se consume en nuestros hogares en la industria se obtiene gracias al fenómeno de la inducción electromagnética. En el mundo existen generadores movidos por agua, vapor, petróleo , o energía atómica en los cuales enormes bobinas giran entre polos de potentes imanes y generan grandes cantidades de energía eléctrica . Rueda de Pelton Turbina Kaplan Aplicaciones

17. Los fenómenos de inducción electromagnética tienen una aplicación practica invaluable, pues en ellos se fundan los: * DINAMOS * ALTERNADORES *GENERADORES Los cuales transforman la energía mecánica en eléctrica y viceversa así como los transformadores, los circuitos radioeléctricos y otros dispositivos de transmisión de energía eléctrica de un circuito a otro. Aplicaciones

18. Este es un rotor de aproximadamente 20 mm de diámetro a partir de un motor de corriente continua utilizada en un reproductor de CD. E J E M P L O

19. Ley de Faraday Movimiento Magnético Cambio del Campo Magnético describe causado por y Fuerza Magnética Cargas Bobinas de Cable Alambre/ cable en Movimiento describe generado por en en y e ncamina a la definición de y describe Transformadores Ley de Lenz e sta contenida en y contiene E S Q U E M A Final

20. Al calcular la fem inducida en un conductor recto de longitud L que se desplaza con una velocidad v en forma perpendicular a un campo de inducción magnética B se utiliza la expresión : <- Ley de Ampère n= # vueltas i=intensidad <- Constante de Permeabilidad

21. Ejemplos Prácticos Iniciales

22. Problemas de la Ley de Faraday 1 .-Una bobina de 60 espiras emplea 0.04 segundos en pasar entre los polos de un imán en forma de herradura desde un lugar donde el flujo magnético es de 2x10 -4 webers a otro en el que éste es igual a 5x10 -4 webers. ¿Cuál es el valor de la fem media inducida? Datos Fórmula Sustitución N=60 ε =- 60(5x10-4wb -2x10 -4 wb )/ 0.04s t=0.04 seg Φ i =2x10 -4 wb Φ f =5x10 -4 wb ε =-0.45 Volts ε =?

23. Un solenoide largo de 200 vueltas/cm transporta una corriente de 1.5 A y tiene un diámetro de 3.0 cm. En su centro se coloca una bobina de 100 vueltas cuyo diámetro es 2.0 cm. Esta bobina se sitúa de tal forma que B en el centro del solenoide se reduce a cero y a continuación se aumenta hasta 1.5 A en el sentido contrario y con un ritmo constante, en un período de 0.050 s. ¿Cuál es la fem inducida que aparece en la bobina al producirse el cambio en la corriente? El área de la bobina (no la del solenoide) es 3.1 x 10 . El flujo inicial Φ a través de cada una de las espiras de la bobina está dado por: -4 El flujo cambia desde su valor inicial de hasta su valor final de . El cambio de flujo de flujo ∆ ф B en cada una de las espiras de la bobina, durante los 0.050 s , es dos veces su valor inicia. La fem inducida es:

24. 2 .-Un conductor rectilíneo de 10 cm de longitud se mueve perpendicularmente a un campo de inducción magnética igual a 0.4 teslas con una velocidad de 3 m/ seg . ¿Cuál es el valor de la fem inducida? Datos Fórmula Sustitución L=10 cm=0.10 m ε =(0.4 T)(0.10m)( 3 m/ seg ) B=0.4 Teslas v=3 m/ seg ε = 0.12 Volts ε =?

25. 3.- El flujo magnético que cruza una espira de alambre varía de 0.002 wb a 0.004 wb en 0.03 segundos. ¿Qué fem media se induce en el alambre? Datos Fórmula Sustitución. Φ f =0.004 wb ε =-(0.004 wb - 0.002 wb )/ 0.03 seg Φ i =0.002 wb t=0.03 seg ε =-6.6 x10^-2 Volts ε =?

26. 4.- Calcular el número de espiras que debe tener una bobina para que al recibir una variación del flujo magnético de 8 x10 -4 webers en 0.03 seg se genere en ella una fem media inducida de 12 volts. Datos Fórmula Sustitución. N=? N= ε t ∆ Φ = 8 x10 -4 wb ∆ Φ t= 0.03 seg N = 450 vueltas ε =12 volts 12 wb / seg N= 12wb/ seg x 0.03seg 8 x10 -4 wb

27. 5.- Calcular el tiempo necesario para efectuar una variación de 60 x10 -4 Wb en el flujo magnético, al desplazarse una bobina de 500 vueltas entre los polos de un imán en forma de herradura, el cual genera una fem media inducida de 20 volts. Datos Fórmula Sustitución . t=? ∆ Φ = 60 x10 -4 Wb N=500 ε =20 V t=0.15 seg

28. 6.- Calcular la velocidad con que se mueve un alambre de 15 cm perpendicularmente a un campo cuya inducción magnética es de 0.35 teslas al producirse una fem media inducida de 0.5 volts. Datos Fórmula Sustitución . v=? L=15 cm=0.15 m B=0.35 Teslas v = 9.52 m/ seg ε =0.5 V