-Ecuaciones de Maxwell
FISICA II
-circuito de corriente electrica -Fuerza Automotriz inducida
Fuerza automotriz inducida. La fuerza electromotriz se utiliza para referirse a la capacidad que tienen algunos aparatos para movilizar la carga eléctrica. Por ejemplo, las pilas, los acumuladores o baterías de automóvil, el generador o alternador de un automóvil o de una represa hidroeléctrica o de una planta termoeléctrica, las baterías solares de una nave espacial, los transformadores, son todos dispositivos o aparatos diseñados para poner la carga eléctrica en movimiento y se les llama fuentes de fuerza electromotriz.
Tipos de Fuentes de Fuerza electromotriz. Dependiendo del tipo de corriente eléctrica que pueden producir se clasifican en tres tipos: a) Fuentes de Fuerza Electromotriz directa (C.D ) como las pilas, acumuladores, baterias solares y otros que se mencionaran más adelante. En este caso la corriente que producen es de un valor constante dentro de un intervalo relativamente grande. b) Fuentes de Fuerza Electromotriz alterna (C.A) como los
generadores eléctricos de los carros que son los encargados de proporcionar electricidad, cuando el vehículo está en funcionamiento o como las plantas generadoras de electricidad doméstica. Se diferencian de los anteriores por que la corriente que producen es variable en el tiempo, no sólo en magnitud sino también de dirección. Su funcionamiento esta apoyado en el principio de las Corrientes Inducidas descubierto por Faraday.
LA FUERZA AUTOM S DE OT A S RI U A
Z
C
c) Fuentes de Fuerza Electromotriz variable no alterna. En este caso la corriente producida es variable, por ejemplo: el encendedor piezoeléctrico de la cocina produce una descarga eléctrica en el aire variable en intensidad y de muy corta duración.
Las causas de la Fuerza electromotriz son diversas, pero en cualquiera de ellas se genera una fuerza eléctrica que es capaz de mover cargas eléctricas.
+ Fuerza electromotriz por Frotamiento. Cuando se frota un peine de plástico se genera una carga eléctrica estática que produce fuerzas de atracción o repulsión sobre otras cargas, poniéndolas en movimiento si son libres de moverse. -Fuerza electromotriz por inducción. En este caso las cargas eléctricas se ponen en movimiento si se produce un campo magnético variable cerca de una bobina fija, o viceversa, se mueve una bobina cerca de un imán o electroimán -Fuerza electromotriz por presión. Algunos materiales como el cuarzo generan una fuerza electromotriz cuando son sometidos a presión. Algunos encendedores de cocina o para fumadores utilizan este principio. -Fuerza electromotriz por temperatura. Al calentar el punto de contacto de dos metales diferentes aparece una pequeña fuerza electromotriz, tal es el caso de los termopares. Este aparato genera una fuerza electromotriz que aumenta al aumentar la temperatura. -Fuerza electromotriz por Radiación electromagnética. Cuando la Luz incide sobre determinados materiales (silicio, germanio) se produce una fuerza electromotriz dando lugar a aplicaciones importantes como el aprovechamiento de la energía solar por medio de baterías solares. -Fuerza electromotriz producida por reacciones químicas. Este es uno de los sistemas más populares y está basado en la invención de Volta. En este tipo de aplicación se necesitan dos electrodos sumergidos en un medio conductor. Tal es el caso de las pilas secas, las baterías para automóviles, las celdas de combustible y otras aplicaciones en las que una reacción química genera la fuerza electromotriz.
La corriente alterna, representada como CA, o AC según sus siglas en Inglés (“Alternating current”), está en todos lados en el mundo que nos rodea y es, de hecho, el tipo de circuito que se utiliza de forma abrumadoramente mayoritaria para suministrar la potencia a los circuitos domésticos y a la industria. Esta situación hace que sea muy importante conocer sus principios básicos. Un circuito de corriente alterna esta formado por una necesaria fuente de fem* y uno o varios de los elementos eléctricos básicos, resistores, condensadores o inductores.
nte alterna tos de corrie circui
*Desde que Alessandro Volta, inventor de la primera pila en 1800, introdujo el término fuerza electromotriz (fem), se ha convertido en tradición el uso de tal frase para referirse a la fuente de energía eléctrica que causa que las cargas se muevan en los circuitos eléctricos, y aunque la palabra fuerza está fuera de contexto, se sigue utilizando con frecuencia hoy en día. En el artículo sobre generadores y motores se vio que la fem de salida de un generador de corriente alterna tenía un carácter sinusoidal. El cambio de la fem, que tomaremos como voltaje, con respecto al tiempo es:
Donde v es el voltaje instantáneo, Vmax es el voltaje máximo de la onda de voltaje que produce el generador de CA, y f es la frecuencia del voltaje en ciclos por segundo (hertz). o lo que es lo mismo:
v = Vmax sen wt
ft
en 2π
ax s v = Vm
Donde ω es la frecuencia angular. Comenzaremos la descripción de los circuitos de CA examinando sus características con la participación de la fuente de fem, cuya representación en los diagramas de circuitos es , y uno solo de los elementos eléctricos básicos (resistor, condensador e inductor), después iremos combinando los otros elementos conectados en serie unos con otros en el circuito.
Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.
Los fenómenos electromagnéticos se pueden describir a partir de las cuatro ecuaciones de Maxwell.
-Ley de Ampère -Ley de Faraday -Ley de Gauss -Ley de Gauss
UNIDADES E
Campo Electrico
Voltios/m
H
Intencidad del campo magnetico
Amperios/m
D
Desplazamiento del campo electrico
culombios/m2
B
Flujo de campo magnetico weber/m2 =tesla
J
Densidad de corriente
P
Densidad de Carga
Amperios/m2 Columbios/m3