2n BATXILLERAT: INDUCCIÓ ELECTROMAGNÈTICA
- 2. A partir de les experiències d’Oesterd se sabia que un corrent elèctric generava un camp magnètic: desviava una agulla imantada.
- 3. Els seus companys coetanis van proposar si seria possible que un camp magnètic (produït per un imant o un electroimant) pogués generar un corrent eléctric. Tot d’una es van possar tots “manos a la obra” per poder comprovar-ho.
- 4. A l’any 1831 dos científics, a l’hora, van descobrir que sí era possible. Aquests científics ho van descobrir amb dos experiments diferents, però van arrivar a les mateixes conclusions. Van ésser: - Faraday (1791-1867) (Anglaterra) - Henry (1797-1878) (Estats Units)
- 5. EXPERIMENTS DE FARADAY Faraday va fer molts d’experiments amb imants i corrents elèctrics, però en posicions estàtiques. Fins que no va a començar a moure els imants no va obtenir cap resultat.
- 6. RESULTATS POSITIUS Així va observar:
- 7. EXPLICACIÓ: Sempre que hi hagi una variació del flux del camp magnètic en el temps, es produïrà un corrent induït que crearà un camp magnètic. És a dir, les variacions temporals de camps magnètics poden produïr electricitat (camp elèctric).
- 8. INDUCCIÓ ELECTROMAGNÈTICA Consisteix en l’aparició d’un corrent elèctric en un circuit quan varia el nombre de línies d’inducció magnètica que el travessen.
- 9. FLUX MAGNÈTIC Es defineix com:
- 10. Recordem que el flux del camp magnètic a través d’una superfície tancada és zero . Aquest fet ens informa de que no existeixen monopols magnètics , sempre van per parelles i, per tant, les línies de força són tancades.
- 11. Però a través d’una superfície oberta serà diferent de zero . Si tenim en compte la fórmula del flux , fàcilment podem deduïr totes les possibles maneres de produïr variacions temporals de flux magnètic: 1.- En el camp . 2.- En la superfície de l’espira o solenoide . 3.- En la posició relativa entre ambdós .
- 12. VARIACIONS DEL CAMP Ens ajudarem de la llei de Biot i Savart : - Variant: - El medi en el que es troba l’espira. La intensitat de corrent. La longitud del conductor. La posició del conductor. -
- 13. El medi en el que es troba el conductor. µ0 → µ
- 14. La intensitat de corrent Obrint o tancant un interruptor : en relés i contactores .
- 15. Variant els amperes amb una resistència variable (reostat).
- 16. La longitud del conductor
- 17. La posició del conductor Acostant o allunyant l’imant al conductor.
- 18. VARIACIONS DE LA SUPERFÍCIE. Variacions del mòdul de la superfície. Això es produeix amb espires flexibles:
- 19. VARIACIÓ DE LA POSICIÓ RELATIVA ENTRE ELS VECTORS CAMP I SUPERFÍCIE: Variació del angle α: és la base del funcionament de: - Generadors : - Dinamos (CC). - Alternadors (CA). - Motors
- 20. n
- 22. LLEI DE LENZ Lenz va explicar que el sentit del corrent induït era tal que creava un camp magnètic en sentit contrari al que el creava . Aquest fet és només una constatació del teorema de la conservació de l’energia.
- 23. x
- 25. En intensitat:
- 27. DINAMOS Màquines dinàmiques que transformen energia mecànica en energia elèctrica (corrent continu ) Són poc utilitzades. Unes de les més conegudes: la dinamo de la bicicleta.
- 28. Dinamo d’una bicicleta per dins:
- 29. ALTERNADORS Màquines dinàmiques que transformen energia mecànica en energia elèctrica (corrent altern ). CIRCUÏT INDUCTOR : ROTOR . CIRCUÏT INDUÏT : ESTATOR . ADVANTATGES DEL CORRENT ALTERN - És molt fàcil variar la intensitat i la tensió (és molt versàtil). - Dóna major rendiment.
- 33. MOTOR ELÈCTRIC Màquines dinàmiques que transformen energia elèctrica en energia mecànica. MOTOR ELÈCTRIC CASSOLÀ.
- 34. MOTOR ELÈCTRIC COMÚ CIRCUÏT INDUCTOR : ESTATOR . CIRCUÏT INDUÏT : ROTOR .
- 35. GALVANÒMETRE. Dispositiu que detecta corrents de baixa intensitats. Component principal dels amperímetres i voltímetres.
- 36. AUTOINDUCCIÓ Tot circuit es pot induir a ell mateix un corrent extra quan varia el corrent. Aquest fet es produiex, per ejemple, quan s’obri o es tanca el circuit.
- 37. COEFICIENT D’AUTOINDUCCIÓ O INDUCTÀNCIA - Força electromotriu induida al propi circuit degut a la variació de la intensitat. Coeficient d’autoinducció d’un solenoide lineal. - Unitat: HENRY (H) -
- 38. INDUCCIÓ MÚTUA Si la intensitat d’un circuit varia, aquest pot induir un corrent a un altre circuit. El corrent al segon circuit, a la vegada, indueix un corrent al primer.
- 39. TRANSFORMADORS Són màquines inductores estàtiques que s’utilitzen per augmentar o disminuir la tensión de una línia. Estructura ferromagnètica (aliatge de Fe i Si) formada per xapes pintades i unides entre si per reduir al màxim els corrents de Foucalt que fan disminuir el rendiment. Sobre ella arrollats dos circuïts: primari i secundari .
- 40. v
- 41. M
- 44. TIMBRE ELÈCTRIC
- 45. ѱÒ
- 46. CENTRALS ELÈCTRIQUES L’energia elèctrica es fabrica perquè és el tipus d’energia més versàtil , és a dir, la que és més fàcil de transformar en altre tipus d’energia i la més fàcil de modificar segons conveniència. Totes aquestes centrals tenen com objectiu moure unes turbines que fan girar solidàriament un eix al qual va connectat el rotor d’un alternador .
- 47. TÈRMIQUES: cremen carbó, fuel-oil o gas.
- 49. GEOTÈRMIQUES: Aprofiten l’energia generada per reaccions nuclears al subsòl.
- 50. SOLARS: Obtenen l’energia directament del Sol a través de cèl·lules fotovoltaiques.
- 51. Totes aquestes utilitzen la calor per encalentir aigua que, en vaporitzar-se, augmenta el seu volum 300 vegades tenint l’energia suficient com per a moure unes turbines que giran solidàries a un eix al qual es troba connectat el rotor de l’alternador .
- 52. HIDROELÈCTRIQUES: Aprofiten un desnivell d’aigua per moure les turbines.
- 53. EÒLIQUES: Aprofiten la força del vent per moure les aspes d’un ventilador i així el rotor.
- 54. L’electricitat es produeix en tres línies, per treure el major rendiment possible. Es diu que és TRIFÀSICA . Una vegada generada l’electricitat, passa per una estació transformadora que augmenta la tensió per evitar la pèrdua d’energia per efecte Joule. És transporta per les línies d’alta tensió fins als usuaris als que, prèviament se’ls baixa la tensió .
- 59. TRANSPORT I DISTRIBUCIÓN A la central, l’alternador genera a: 12 kV A la central, el transformador l’eleva a 220 kV Arriba a la central transformadora i de distribución de Marratxí que la baixa fins a 15 kV A la entrada dels pobles es baixa a 220 V per les cases i 380 V per les fàbriques.
- 60. a
- 61. SÍNTESI ELECTROMAGNÈTICA Maxwell (1831-1879), al 1860 va resumir, matemàticament, tots els fenòmens electromagnètics en quatre equacions .
- 62. Amb elles va predir que la llum era un fenòmen electromagnètic . Realment, el que va fer va ésser recopilar el que altres científics havian fet i fer una petita aportació a la 4a equació.
- 63. 1a EQUACIÓ DE MAXWELL TEOREMA DE GAUSS DEL CAMP ELÈCTRIC. La divergència del camp elèctric és diferent de zero. Això significa que el camp elèctric és conservatiu.
- 64. 2a EQUACIÓ DE MAXWELL La divergència del camp magnètic a través d’una superfície tancada és zero. Això prova la no existència de monopols magnètics .
- 65. 3a EQUACIÓ DE MAXWELL LLEI DE FARADAY-LENZ Variacions temporals del flux del camp magnètic produeixen un camp elèctric no conservatiu.
- 66. 4a EQUACIÓ DE MAXWELL LLEI D’AMPÈRE GENERALITZADA Variacions temporals del flux d’un camp elèctric produeixen un camp magnètic.
- 67. I invite you to see this video about the 4 equations of Maxwell. CLICK HERE
- 68. LA LLUM: RADIACIÓ ELECTROMAGNÈTICA. La llum és tracta de camps elèctrics variables en el temps que indueixen camps magnètics variables en el temps, que a la vegada indueixen camps elèctrics variables en el temps …i així successivament. Per això només s’atura quan troba matèria. Va viatjant en el temps en forma de fenomen ondulatori mitjançant pulsos de llum.
- 69. Rosa Mª Rodríguez García-Caro Professora de física i química IES ALCÚDIA ALCÚDIA (MALLORCA)