LA SÍNTESIS DE MAXWELL

Desarrolló un conjunto de ecuaciones que se conocen como ecuaciones de Maxwell, en las cuales se sintetizan todos los conocimientos adquiridos acerca de los fenómenos electromagnéticos.
Encontró que no se requerían conductores para generar campos eléctricos o magnéticos, además, predijo que un campo magnético que se mueva en el espacio, genera un campo eléctrico que se mueve en el espacio, éste campo eléctrico genera a la vez un campo magnético que se mueve en el espacio también, y así sucesivamente. Los campos viajan a través del espacio a la velocidad de la luz en forma de onda.
Para producir una onda electromagnética se requiere de un campo magnético cambiante, la corriente en el alambre debe cambiar también constantemente. Esta variación en la rapidez de flujo significa que las partículas cargadas se están acelerando. Las partículas cargadas aceleradas producen ondas electromagnéticas que se mueven en el espacio. 
   Tuvo una inferencia importante, sí los electrones pueden vibrar en un alambre a una frecuencia constante, saldrá de la región del alambre una onda electromagnética de la misma frecuencia. Una onda magnética no necesita de un medio material para propagarse.
A partir de sus ecuaciones, fue la determinación del valor de la velocidad de propagación de una onda electromagnética. Sus cálculos demostraron que, en el vacío, esta onda se propaga a una velocidad de 300, 000 km/s.
La importancia de este resultado se debe a que este valor coincide con el de la velocidad de la luz en el vacío. 

El TRANSFORMADOR.

En muchas instalaciones eléctricas, e incluso en nuestras casas, muchas veces hay la necesidad de aumentar o disminuir el voltaje que proporciona la compañía que suministra la electricidad. El dispositivo que permite realizar esta operación se le denomina transformador eléctrico

Un transformador es un dispositivo que se emplea para aumentar o disminuir los voltajes de las corrientes alternas y es una aplicación de la inducción electromagnética.

Una de las ventajas de los transformadores es que cambian los voltajes con muy poca pérdida de energía y reducen al máximo las pérdidas de calor por efecto Joule.
Un transformador tiene dos bobinas, aisladas eléctricamente una de la otra y enrolladas alrededor de un núcleo de fierro: una es la bobina primaria otra la bobina secundaria. Cuando una bobina primaria se conecta una fuente de corriente alterna, el cambio en el flujo de corriente produce un campo magnético variable. El flujo magnético se transmite a la bobina secundaria a través del núcleo de fierro. El flujo variable induce una fem En la bobina secundaria.

La fem producida en la bobina secundaria, llamada voltaje secundario, es proporcional al voltaje primario y también depende del número de vueltas o espiras de ambas bobinas.

Voltaje secundario = número de vueltas en la bobina secundaria
Voltaje primario.         Número de vueltas en la bobina primaria.

Si el voltaje secundario es mayor que el primario, el transformador se llama transformador elevador o de incremento. Si el voltaje secundario es menos que el primario, el transformador se llama transformador reductor o de reducción.

LEY DE AMPÉRE

Poco después del descubrimiento de Oersted, se dedujo una expresión de la intensidad del campo magnético debido a la corriente que pasa por un alambre recto y largo. La intensidad del campo magnético a una distancia "r" de un alambre que conduce la corriente "I" es:

                 B=µ0 I/2r

Donde:

µ0= permeabilidad del vacío

B= campo magnético (T)

r= distancia (m)

I= corriente eléctrica

Este resultado muestra que la magnitud del campo magnético es proporcional a la corriente y disminuye con la distancia respecto al alambre. La ecuación anterior nos permite calcular el campo magnético debido a un alambre recto y largo que conduce una corriente.

Andre María Ampére propuso un procedimiento general para deducir este tipo deecuaciones, el cual proporciona una relación entre la corriente de un alambre de forma arbitraria y el campo magnético producido por el alambre.

EL MOTOR Y EL GENERADOR.

Los generadores y los motores se construyen de la misma forma, sin embargo tranaforman la energía en forma diferente.
El generador convierte la energía mecánica en eléctrica en cambio el motor es viceversa.
El generador hace girar mecánicamente la armadura a través de un campo magnético para inducir un voltaje y en el motor se aplica un voltaje a través de una armadura que se encuentra en un campo magnético este voltaje hace fluir la corriente Por la bobina y girar la armadura.

EL MOTOR:
Un motor de corriente directa o continua está constituido por una bobina suspendida entre los polos de un campo magnético, cuando una corriente eléctrica fluye por la bobina se genera un campo magnético y actúa como un imán, por lo tanto está empieza a rotar debido a la fuerza que existe entre los dos campos magnéticos. El el motor eléctrico un iman permanente produce un campo magnético en una región donde está una espira rectangular de alambre que se monta para que gira respecto al eje de la línea interrumpida.

Los motores mayores de CD o cc se fabrican reemplazando el imán permanente por un electroimán que energiza la fuente de electricidad se emplea más de una espira se devanan muchas vueltas de alambre sobre un núcleo de fierro Ese Conjunto se llama armadura; gira cuando el alambre conduce corriente.

EL GENERADOR:
Está constituido por un inductor hecho a base de imanes permanentes que producen un campo magnético y por un inducido qué consta de un núcleo de fierro al cual se le enrolla un alambre conductor aislado previamente.

Funciona básicamente como una espiral que gira dentro de un campo magnético en los extremos de la espira. Existen dos anillos colectores que se deslizan sobre los contactos que conectan la espira a un circuito externo el cual puede ser un amperímetro, mientras la espira está en rotación es posible tener una variación del flujo magnético a través de ella. Esto se debe a que la variación continua de la espira respecto al campo magnético. De esta manera un fem inducida en dicha espira generando así una corriente que indicará el amperímetro.

EL CAMPO MAGNÉTICO

En el espacio que rodea las cargas eléctricas existe un campo eléctrico. De manera análoga en la región que rodea un imán existe un campo magnético. Así, todo imán está rodeado por un espacio en el cuál se manifiestan sus efectos magnéticos, a dichas regiones se llaman campos magnéticos. Las líneas de campo magnético, llamadas líneas de fuerza o flujo magnéticas son imaginarias y no existen en realidad, son convenientes para describir diferentes fenómenos magnéticos.

-Intensidad Magnética

La intensidad magnética de un electroimán es mayor a la de un imán permanentemente porque tiene un mayor número de líneas de introducción magnética por unidad de área. Las líneas del polo Norte salen y las del polo Sur entran.

-Flujo Magnético

El número de líneas magnéticas que pasa por un área determinada se llama flujo magnético y se representa por la letra griega "fi".
La unidad de flujo magnético en el sistema MKS, es el wéber que se define cualitativamente, cómo el número de líneas magnéticas que pasan por una superficie de 1m².
En el sistema CGS, la unidad de flujo magnético es el maxwell que se define cualitativamente, cómo el número de líneas magnéticas que pasan sobre una superficie de 1cm²

-Densidad de Flujo Magnético

Un flujo magnético que atraviesa perpendicularmente una unidad de área, recibe el nombre de densidad de flujo magnético o inducción magnética. En una región de un campo magnético equivale al número de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente a la unidad de área.
Cuando el flujo magnético no penetra perpendicularmente un área, sino que lo hace con un cierto ángulo, tiene una expresión para calcularla. Por lo tanto la densidad de flujo magnético es un vector que representa la intensidad, dirección y sentido del campo magnético en un punto.

BLOQUE TEMÁTICO 2: INTRODUCCIÓN.

Una vez revisados los temas del primer bloque temático, pasaremos a estudiar los fenómenos relacionados con el magnetismo.

Se da un panorama general de los fenómenos magnéticos, las propiedades de los imanes, los tipos de materiales magnéticos y el campo magnético terrestre. Encontraras la definición de campo magnético, flujo magnético así como la inducción magnética. 

Encontraras las leyes del electromagnetismo, una aportada por Michael Farady otra por lenz y de manera breve la ley de Ampere. 

Por ultimo se describen los dispositivos que marcaron una fuerte influencia en el desarrollo de la civilización actual como son el motor, el generador y el transformador. 

Bloque temático 2. ELECTROMAGNETISMO.

-Magnetismo: es un fenómeno natural por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.


-Campo magnético :es una región del espacio donde existen fuerzas magnéticas. 

-Ley de Ampere: explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente que recorre en ese contorno.


-Electromagnetismo: rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría


-Inducción electromagnética y la fuerza electromotriz inducida: es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático no uniforme.


-Ley de Faraday: enuncia que el voltaje inducido en un circuito cerrado resulta directamente proporcional a la velocidad con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una dada superficie con el circuito haciendo de borde.

-Ley de Lenz: relaciona cambios producidos en el campo eléctrico por un conductor con la propiedad de variar el flujo magnético, y afirma que las tensiones o voltajes aplicadas a un conductor, generan una F.E.M. (fuerza electro motriz) que se opone al paso de la corriente que la produce.

-El motor y el generador: Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. 

-El transformador: dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico. 

-La síntesis de Maxwell: es el trabajo mas notable en el campo del electromagnetismo. 

LEY DE LENZ

El físico ruso Heinrich Lenz (1804-1865) formuló una ley sobre la inducción electromagnética la cual se enuncia como:

"Siempre que se induce una fem , la corriente inducida tiene un sentido tal que tiende a ponerse a la causa que lo produce"

De acuerdo con la ley de lenz el sentido de la corriente inducida es contrario al de la corriente requerida para provocar el movimiento del campo magnético que la ha creado

Se conoce que dicha ley es una consecuencia más del principio de conservación de la energía aplicando a la energía del campo electromagnético.