Electromagnetismo

Inducción
electromagnética

Espiras en un campo
magnético variable (I)

Espiras en un campo
magnético variable (II)

Demostración de
la ley de Faraday

Acelerador de partículas
El betatrón

Varilla que se mueve
en un c. magnético

Caída de una varilla
en un c. magnético

Movimiento de una
espira a través de
un c. magnético

Corrientes de
Foucault (I)

Corrientes de
Foucault (II)

Inducción homopolar

Autoinducción.
Circuito R-L

Circuitos acoplados

Oscilaciones eléctricas

Elementos de un
  circuito de C.A.

Circuito LCR en serie
Resonancia

Medida de la velocidad
de la luz en el vacío

Un condensador conectado a un generador de corriente alterna

Una bobina conectada a un generador de corriente alterna

Actividades

Un circuito de corriente alterna consta de una combinación de elementos (resistencias, capacidades y autoinducciones) y un generador que suministra la corriente alterna.

Una fem alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme producido entre los polos de un imán.

v=V₀ sen(w t)

Para analizar los circuitos de corriente alterna se emplean dos procedimientos, uno geométrico denominado de vectores rotatorios, y otro que emplea los números complejos.

Un ejemplo del primer procedimiento, es la interpretación geométrica del Movimiento Armónico Simple como proyección sobre el eje X de un vector rotatorio de longitud igual a la amplitud y que gira con una velocidad angular igual a la frecuencia angular.

Mediante las representaciones vectoriales la longitud del vector representa la amplitud y su proyección sobre el eje vertical representa el valor instantáneo de dicha cantidad. Los vectores se hacen girar en sentido contrario al las agujas del reloj.

Con letras mayúsculas representaremos los valores de la amplitud y con letras minúsculas los valores instantáneos.

Una resistencia conectada a un generador de corriente alterna

La ecuación de este circuito simple es (intensidad por resistencia igual a la fem) iR=V0sen(w t)

La diferencia de potencial en la resistencia es

v_R= V₀sen(w t)

En una resistencia, la intensidad i_R y la diferencia de potencial v_R están en fase. La relación entre sus amplitudes es

Como vemos en la representación vectorial de la figura, al cabo de un cierto tiempo t, los vectores rotatorios que representan a la intensidad en la resistencia y a la diferencia de potencial entre sus extremos, ha girado un ángulo w t. Sus proyecciones sobre el eje vertical marcados por los segmentos de color azul y rojo son respectivamente los valores en el instante t de la intensidad que circula por la resistencia y de la diferencia de potencial entre sus extremos.

Un condensador conectado a un generador de corriente alterna

En un condensador la carga q, la capacidad C y diferencial de potencial v entre sus placas están relacionadas entre sí q=C·v Si se conecta las placas del condensador a un generador de corriente alterna q=C· V0sen(w t)

La intensidad se obtiene derivando la carga respecto del tiempo, i=dq/dt

Para un condensador, la intensidad i_C está adelantada 90º respecto a la diferencia de potencial v_C. La relación ente sus amplitudes es

Una bobina conectada a un generador de corriente alterna

Ya hemos estudiado la autoinducción y las corrientes autoinducidas que se producen en una bobina cuando circula por ella una corriente i variable con el tiempo.. La ecuación del circuito es (suma de fem es cero, ya que la resistencia es nula)

Integrando esta ecuación obtenemos i en función del tiempo

La intensidad i_L de la en la bobina está retrasada 90º respecto de la diferencia de potencial entre sus extremos v_L. La relación entre sus amplitudes es

Actividades

En el applet se escoge un elemento:

• Resistencia
• Condensador
• Autoinducción

Se pulsa el botón titulado Empieza.

Se observa los valores instantáneos de la corriente i y de la diferencia de potencial (ddp) V entre los extremos del elemento a medida que transcurre el tiempo.

• A la izquierda como proyecciones sobre el eje vertical de los vectores rotatorios que representan a la intensidad y la ddp.
• A la derecha la representación gráfica de los valores de la intensidad y de la ddp en función del tiempo.

Observar las relaciones de fase entre la intensidad y la ddp para cada uno de los elementos: condensador, resistencia, bobina.