Magnetisme tecnologia
-
Upload
david-caparros -
Category
Education
-
view
688 -
download
0
Transcript of Magnetisme tecnologia
![Page 1: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/1.jpg)
FONAMENTS DE MAGNETISME
Tecnologia Industrial 2n Batxillerat
davidctecno
![Page 2: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/2.jpg)
Magnetisme : Conceptes bàsics
Capacitat que tenen algunes substàncies ( com la magnetita) per atraure al ferro i alguns dels seus derivats.
El magnetisme es manifesta en: • L’ estudi d’ imants
• Càrregues elèctriques en moviment : corrent elèctric
![Page 3: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/3.jpg)
Magnetisme : Imants
Un imant té la propietat d’atreure i subjectar el ferro i, a petita escala, el níquel, el cobalt i alguns aliatges.
Els imants poden ser d’ origen mineral (magnetita) o creats artificialment ( ferradura artificial)
![Page 4: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/4.jpg)
Magnetisme: Imants
• Les propietats magnètiques s’originen en els pols.
• Hi ha dos tipus de pols: nord (N) i sud (S)• Els pols del mateix tipus es
repel.len i els de tipus contrari s’atrauen.
• No es poden tenir monopols magnètics. Sempre van en parelles.
![Page 5: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/5.jpg)
Magnetisme: Imants
![Page 6: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/6.jpg)
Camp magnètic d’ un imant
• Regió de l’ espai al voltant de l’ imant que es troba afectada per ell mateix i les seves propietats
• Regió de l’ espai on es posen de manifest l’ acció de les forces magnètiques que hi actuen. Es representen amb línies de força o línies d’ inducció.
![Page 7: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/7.jpg)
Línies de força d’ un imant
• Es tanquen sobre si mateixes
• El sentit de les línies de força o d’inducció es fixa arbitràriament:
• De N a S : exterior• De S a N : interior
• Defineixen l’ espectre de l’ imant
• En cada punt permeten definir un vector que es coneix com a inducció magnètica : B
![Page 8: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/8.jpg)
Inducció magnètica: B
• Magnitud vectorial que equival a la força que el camp exerceix sobre la unitat de massa magnètica en aquell punt
• Mòdul : Proporcional al nombre de línies de força per unitat de superfície
• Sentit: Tangent a cada punt de la trajectòria que formen les línies
• Unitat : Tesla ( T)
![Page 9: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/9.jpg)
Fux del camp magnètic: Ф
• Magnitud escalar que indica el nombre de línies de força B que travessen perpendicularment una superfície S
= B·S·cosθ
• θ : angle format entre el vector inducció i el vector normal a la superfície
• Unitat : Weber ( Wb)
![Page 10: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/10.jpg)
10
1820, Experiència d’ Oersted, va descobrir que un corrent elèctric té propietats magnètiques . Es comportava com un imant.
CIRCUIT TANCATCIRCUIT TANCAT CIRCUIT OBERTCIRCUIT OBERT
Va situar l’agulla paral·lela a un conductor rectilini. Va observar que girava fins quedar perpendicular al conductor quan hi circulava un corrent elèctric
L’agulla tornava a la seva posició inicial en tancar el pas del corrent elèctric. El pas del corrent exerceix sobre l’agulla imantada els mateixos efectes que un imant
Interruptor obert
brúixola
conductor
Interruptor tancat
brúixola
conductor
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
![Page 11: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/11.jpg)
11
1820, Experiència d’ Oersted, va descobrir que un corrent elèctric té propietats magnètiques . Es comportava com un imant.
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
![Page 12: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Llei de Biot i Savart:
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
La inducció a cada punt del camp magnètic creat per un corrent elèctric és directament proporcional a la intensitat del corrent, inversament proporcional a la distància del punt al corrent, i depèn del medi en què es desenvolupa el camp.
B = I / l
On: permeabilitat magnètica del medi ( Tm/A)
I intensitat de corrent elèctric (A)
l distància del punt al corrent elèctric (m)
![Page 13: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Permeabilitat magnètica :
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
La permeabilitat magnètica del medi μ és un valor que depèn de la facilitatque té el medi per concentrar o dispersar les línies de força.
• Permeabilitat en el buit o en l’aire : μ o = 4 10⋅ -7 (Tm/A)
•Permeabilitat relativa : μ r = / o
Si μr > 1 , vol dir que es magnetitza amb més facilitat que l’aire.Si μr < 1 , vol dir que es magnetitza amb més difi cultat que l’aire.
Paramagnètics. μr 1 . Ho són l’alumini, l’estany, el crom, el titani, l’oxigen, etc.Diamagnètics. μr < 1 . Ho són el coure, el zinc, la plata, el mercuri, l’aigua, etc.Ferromagnètics. μr > 1 . Ho són el ferro, l’acer, el cobalt i el níquel.
![Page 14: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Comparació línies de camp:
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
![Page 15: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Llei de Biot i Savart:
Camp magnètic creat per un conductor rectilini
B = I / 2r
On: permeabilitat magnètica del medi ( Tm/A)
I intensitat de corrent elèctric (A)
r distància del punt al conductor : radi (m)
![Page 16: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Llei de Biot i Savart:
Camp magnètic creat per un conductor circular o espira
B = I / 2 r
On: permeabilitat magnètica del medi ( Tm/A)
I intensitat de corrent elèctric (A)
r radi de l’ espira (m)
![Page 17: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Llei de Biot i Savart:
Camp magnètic creat per solenoide o bobina
B = N I / l
On: permeabilitat magnètica del medi ( Tm/A)
I intensitat de corrent elèctric (A) N nombre d’ espires l longitud de l’ espira (m)
![Page 18: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/18.jpg)
Intensitat o excitació del camp magnètic: H
• El camp magnètic creat per una bobina es pot reforçar considerablement si al seu interior hi posem un nucli de material ferromagnètic, ja que a causa del camp magnètic creat pel corrent els imants elementals del nucli s’orienten i creen un camp magnètic que se suma al creat en la bobina.
• És el muntatge propi d’ un electroimant
![Page 19: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/19.jpg)
Intensitat o excitació del camp magnètic: H
• Magnitud vectorial que representa el camp magnètic creat exclusivament pel circuit que ha creat el camp.
H= B /
• En una bobina:
B = N I / l H = N I / l
• Unitat : Ampère/ metre ( A/m)
![Page 20: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/20.jpg)
Intensitat o excitació del camp magnètic: H
![Page 21: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/21.jpg)
Circuit magnètic
• Espai ocupat per les línies d’ inducció en la seva trajectòria
• És homogeni si la inducció i el medi no varia
• És heterogeni si la inducció i/o el medi varien
• És un circuit en sèrie si el flux es manté constant
• És un circuit en derivació si el flux es bifurca en alguna part
![Page 22: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/22.jpg)
Força magnetomotriu
• Medi homogeni ( inducció i/o el medi no varien)
• Medi heterogeni ( inducció i/o el medi varien)
On l m: longitud mitja del circuit
Unitat: A v ( Ampère-Volta)
mMM lHINF
ii
iii
iMM lHINF
![Page 23: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/23.jpg)
Inducció electromagnètica (FEM)
Experiment Faraday-Henry
Els camps magnètics generen corrents elèctrics
![Page 24: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/24.jpg)
Inducció electromagnètica (FEM)
Experiment Faraday-Henry
Els camps magnètics generen corrents elèctrics
![Page 25: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/25.jpg)
25
= - d/ dt
On: FEM (força electromotriu) ( V)
fluxe de camp magnètic (Wb )
t temps (s)
Inducció electromagnètica (FEM)Llei de Lentz
![Page 26: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Inducció electromagnètica (FEM)Espira tancada que es mou a v
= f - i = 0 – B S = - B l x / t = - Bl x/ t = -Bl v
= - / t = Bl v
Si B i v formen un angle :
= Bl v sin
On si B i l són perpendiculars recuperem:
= Bl v
Simulació
![Page 27: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/27.jpg)
Inducció electromagnètica (FEM)
![Page 28: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Inducció electromagnètica (FEM)Espira que gira dins un camp magnètic
Simulació
= - dФ /dt = -d(Bscos t)/dt = BS sin t = = Фmàx sint
Funció sinusoidal:
= màx sint = màx sint
Si sin t =1 màx= màx
= B S cos = BS cos t
Si = 0 Ф màx = BS
![Page 29: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Inducció electromagnètica (FEM)Espira/ Bobina que gira dins un camp magnètic
FEM alterna sinusoidal
= màx sint
Bobina : N espires
= - N d / dt
= màx sint
màx=Nmàx
![Page 30: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/30.jpg)
Electromagnetisme 30
Força magnètica sobre una càrrega en moviment
Els efectes dinàmics dels camps magnètics (forces) sempre són sobre càrregues elèctriques en moviment, mai en càrregues estàtiques.
sin BvqFq càrrega elèctrica (C) v velocitat ( m/s) B camp magnètic (T) angle entre v i B (º)
![Page 31: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/31.jpg)
Electromagnetisme 31
Força magnètica sobre un conductor recte
Un corrent = càrregues en moviment apareix F quan tenim un corrent elèctric I en un camp magnètic B
·sin·· IlBF B camp magnètic (T) l longitud conductor recte (m) I corrent elèctric ( A) angle entre I i B (º)
![Page 32: Magnetisme tecnologia](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081800/55832541d8b42ae55d8b528d/html5/thumbnails/32.jpg)
Electromagnetisme 32
Parell de forces sobre una espira rectangular
Si tenim una espira rectangular S per la que circula una intensitat I situada en l’interior de un camp magnètic B apareix un parell de forces que fa girar l’espira amb un moment M