Unidad 3

Unidad 3

Unidad 3Caractersticas de campo magntico y clculo de flujos magnticos a travs de superficies IntroduccinAplicaciones del campo magntico

Optimizador de combustible

Tren bala

Refrigeracin magntica

El estudio del magnetismo inici con las observaciones de Faraday.En sus experimentos Faraday observ una fuerza entre un imn y una pieza metlica u otro imn.En el espacio que rodea el imn se le conoce como campo magntico (donde el imn produce un efecto).

Antecedentes HistricosCaractersticas de un campo magntico

Lneas de fuerza magnticasEl sentido de las lneas de fuerza magnticas es del polo norte al polo surDensidad de flujo magnticoDensidad de flujo magntico

ProblemasEn una placa circular de 3 cm de radio existe una densidad de flujo magntico de 2 Teslas. Calcular el flujo magntico total a travs de la placa en webers y maxwellsDatos

Area circularr = 3 cmB = 2 T (Wb) = ? (Maxw) = ?

Frmula

B = /A Sustitucin

= (2T)(x0.032)Resultado

= 5.65 x 10-3 Wb

= 565 x 103 MaxwellCuando el flujo no se encuentra perpendicular a la superficie, la densidad de flujo magntico es:

Una placa rectangular de 15 cm de ancho por 25 cm de largo forma un ngulo de 27 con respecto al flujo magntico que penetra por la espira debido a un campo magntico cuya densidad de flujo es de 0.2 Teslas. Calcular el flujo magntico que penetra por la espira.Datos

Rectngulo

L1 = 15 cm

L2 = 25 cm

= 27

B = 0.2 TeslasFrmula

Sustitucin

= (0.2T)(.15x.25)sen(27)

Resultado

= 3.404 x10-3 WbUna placa circular de 58 cm. de dimetro forma un ngulo de 82 grados con respecto al flujo magntico que atraviesa esta superficie. Si la densidad de flujo magntico es de 330 Gauss, encontrar el flujo magntico en Maxwells.Un flujo magntico de 4 Webers atraviesa una superficie triangular cuyas dimensiones son: base = 45 mm, altura = 58 mm. Calcular la densidad de flujo magntico en Gauss.Un rea rectangular de 90 mm x 3 cm es atravesada por un flujo magntico de 810 Maxwell. El ngulo entre el flujo magntico y la normal a la superficie es de 10 grados. Encontrar la densidad de flujo magntico en Teslas. EJERCICIOSFuentes de campos magnticosLos campos magnticos se pueden producir por movimiento de cargas (I).Estos campos se encuentran en funcin de la constante de permeabilidad en el vaco 0 = 4 x 10-7 Tm/AAdems, el campo se expresa en funcin de un punto de referencia P.Campo magntico en alambre recto

Solenoide

n es el nmero de vueltas por metro

Bobina circular

Toroide

EjerciciosCalcule el valor de B en el aire en un punto de 5 cm de un alambre recto que porta una corriente de 15 A.

Una bobina circular plana con 40 espiras de alambre tiene un dimetro de 32 cm. Qu corriente debe fluir por los alambres para producir en su centro un campo de 3 x 10-4 Wb/m2 ?

Un solenoide con un ncleo de aire y 2000 espiras tiene una longitud de 60 cm y un dimetro de 2 cm. Si por el pasa una corriente de 5.0 A. Cul ser la densidad de flujo en su interior?

Un alambre recto coincide con el eje x y otro con el eje y. Cada uno lleva una corriente de 12 A en la direccin positiva de los ejes coordenadas. Calcule B en los puntos: a) x = -5.0 cm, y = 5.0 cm y b) x = -7.0 cm, y = -6.0 cm.Un solenoide con un ncleo de aire de 50 cm de longitud tiene 4000 vueltas de alambre enrolladas en l. Calcule B en su interior cuando en el devanado existe una corriente de 0.25 A.

Dos alambres rectos paralelos, A y B, llevan 40 A y 20 A, respectivamente, en direcciones opuestas. Determine el campo resultante a) en una lnea a medio camino entre los alambres y paralela a ellos considerando una separacin de 10 cm. b) en una lnea a 8 cm del alambre A y 18 cm del alambre B. Permeabilidad relativaCuando en el ncleo de un solenoide o de un toroide se tiene un material diferente del aire se dice que tiene una permeabilidad relativa.

Materiales magnticosMateriales diamagnticos .-tienen valores de permeabilidad relativa ligeramente menores que la unidad (ej. plomo = 0.999984).Materiales paramagnticos .-tienen valores de permeabilidad relativa ligeramente mayores a la unidad (ej. aluminio slido = 1.000021).Materiales ferromagnticos.- tienen valores de permeabilidad relativa de 50 o mayores, y en consecuencia aumentan considerablemente el valor de B en el toroide o solenoide (ej. hierro y sus aleaciones). Un solenoide de 40 cm de largo tiene un rea en su seccin transversal de 8.0 cm cuadrados y est devanado con 300 vueltas de alambre que lleva una corriente de 1.2 A. La permeabilidad relativa de su ncleo de hierro es de 600. Calcule a)B en un punto interior y b)el flujo a travs del solenoide.Cierto electroimn est formado por un solenoide (5.0 cm de longitud con 200 vueltas de alambre) devanado sobre un ncleo de hierro dulce que intensifica el campo 130 veces (se dice que la permeabilidad relativa del hierro es de 130). Encuentre B dentro del hierro cuando la corriente en el solenoide es de 0.30 A.

R = 196 mTUn toroide con ncleo de aire y devanado uniforme tiene 750 espiras. El radio del crculo que pasa por el centro del devanado es de 5 cm. Qu corriente producir el devanado un campo de 1.8 mT en el crculo central.

R = 600 mA