Ejemplo: inducción mutua M entre un solenoide y una espira
Body: Tenemos dos circuitos acoplados formados por una espira y un solenoide, tal como se muestra en la figura.
El solenoide está formado N espiras, de longitud l y de sección S recorrido por una corriente de intensidad i1. Por ejemplo, denominaremos circuito primario al solenoide y secundario a la espira.
1.- El campo magnético creado por el solenoide (primario) suponemos que es uniforme y paralelo a su eje, y cuyo valor hemos obtenido aplicando la ley de Ampère
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Ejemplo: inducción mutua M entre un solenoide y una espira
Body: 2.-Este campo atraviesa la sección de la espira (secundario), el flujo de dicho campo a través de la espira vale.
S es la sección del solenoide, no de la espira, ya que hemos supuesto que fuera del solenoide no hay campo magnético (tal como ocurre en un solenoide infinito).
3.-Se denomina coeficiente de inducción mutua M al cociente entre el flujo a través del secundario F21 y la intensidad en el primario i1.
Nota: N2 = nº de espiras del secundario = nº de espiras de una bobina de 1 espira = 1
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Ejemplo 2: Bobina y espira alineadas en el mismo eje
Body: Consideremos dos circuitos acoplados formados por una bobina y una espira que tienen el mismo eje y están situadas en planos paralelos separados una distancia z. La bobina está formada por N espiras apretadas de radio a, y la espira tiene un radio b.
5. El transformador
Body: Una bobina crea un flujo variable en la segunda bobina.
?son dos bobinas acopladas
En el caso ideal:
N1/N2 = ?1/ ?2
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N1
N2
?2
?1
Coeficiente de acoplo entre dos bobinasCaso en que todo el flujo creado por una bobina atraviesa la otra (TRANSFORMADOR IDEAL)
Body: En un circuito magnético, el flujo magnético es conducido a través del material magnético y, dado que las líneas de B deben ser cerradas, el flujo a través del núcleo es constante.
?1 = ?2 = flujo a través del núcleo
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Caso en que todo el flujo creado por una bobina atraviesa la otra
Body: ?11 = flujo a través de la bobina 1 producido por ella misma
?22 = flujo a través de la bobina 2 producido por ella misma
?12 = flujo a través de la bobina 1 producido por la bobina 2
?21 = flujo a través de la bobina 2 producido por la bobina 1
?1 = flujo total a través de la bobina 1 = ?11 + ?12
?2 = flujo total a través de la bobina 2 = ?21 + ?22
No hay dispersión => una corriente crea el mismo flujo en las dos bobinas
?11 = ?12
?22 = ?21
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Caso en que todo el flujo creado por una bobina atraviesa la otra
Body: Utilizando la igualdad ?11 = ?12 = ?1 y ?22 = ?21 = ?2
Cuando hay acoplo magnético total,
M = media geométrica de sus autoinductancias
Multiplicando miembro a miembro ambas expresiones tendremos:
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Acoplamiento magnético parcial (no todo el flujo creado en una bobina atraviesa la otra: transformador REAL)
Body: En la práctica, no todo el flujo que crea una bobina llega a la otra
?11 =Flujo que crea 1 en la propia bobina 1
?12 = parte del flujo creado por 1 que llega a la bobina 2
?11 < ?12
?22 =Flujo que crea 2 en la propia bobina 2
?12 = parte del flujo creado por 2 que llega a la bobina 1
?12 < ?22
Esto se puede expresar utilizando el coeficiente k de acoplo magnético
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Terminales correspondientes
Body: Son aquellos en los que si entra la corriente por ambos, sus flujos se suman. Se marcan con un punto.
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Análisis circuital de sistemas con acoplamiento magn.
Body: Las f.e.m. se suman si el sentido elegido para la corriente entra o sale por el punto en el primario y secundario. Por ejemplo:
Si una de las corrientes entra por el punto y la otra sale, entonces los flujos se oponen y el término en M será negativo:
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Animación de un circuito acoplado
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Animación de un transformador
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Influencia del nº de vueltas
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6.- Energía almacenada en un campo magnético
Body: En una bobina almacena energía a través del campo magnético que crea una corriente.
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Energía total almacenada en una bobina
Body: Energía necesaria para aumentar la corriente un di
La energía total necesaria para aumentar la corriente que circula por una bobina desde 0 hasta i es:
Esa energía se puede considerar asociada a al campo magnético que crea la corriente que circula por la bobina.
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6.1- Densidad de energía por unidad de volumen
Body: Para el caso particular de un solenoide:
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Esta expresión es válida en general.
La densidad de energía magnética se define como la energía magnética por unidad de volumen.
7- Corrientes parásitas en conductores (corrientes de Foucault)
Body: En un conductor que experimenta un B variable se crean unas corrientes inducidas que tienden a mantener B constante.
Muchas veces, esas corrientes son indeseables y producen calentamiento en el conductor, disminuyendo el rendimiento de la máquina (por ello se denominan parásitas).
Chapa de conductor: lo podemos considerar como superposición de espiras. En cada espira se produce una f.e.m. que origina la corriente.
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(Gp:) Este es el principio de funcionamiento de las cocinas de inducción.
Corrientes parásitas en un campo oscilante
Body: Crecimiento de la corriente
Decrecimiento de la corriente
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Corrientes parásitas en conductores en movimiento
Body: Fuerza de frenado sobre un péndulo
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Explicación: pletina…entrando saliendo
Body: Fuerza de frenado sobre un péndulo
(siempre opuesta al movimiento del péndulo)
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