El documento explica los conceptos básicos de magnetismo, electromagnetismo, la ley de Faraday y la ley de Lenz. Describe cómo funciona un motor eléctrico convirtiendo energía eléctrica en mecánica a través de la interacción entre un campo magnético rotativo y una bobina con corriente eléctrica. También incluye instrucciones sencillas para construir un motor eléctrico básico con materiales como alambre de cobre, clavos y una tabla.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES Las ideas no se imponen, se proponen Ileana Jiménez Rabadán Prof. César Reyes Hernández Grupo: 452-B MOTORES ELËCTRICOS

2. INTRODUCCIÓN

3. ¿Qué es el magnetismo? Hace mas de dos mil años en la ciudad de Magnesia en Turquía se descubrió una roca negra la cuál atraía al hierro, al cuál lo nombraron magnetita o piedra imán .Y a la fuerza de atracción se le conoce como magnetismo, y al objeto que ejerce una fuerza magnética se le llama imán. A las regiones donde se concentra la fuerza del imán se llaman polos magnéticos. Teoría Moderna del Magnetismo El magnetismo es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. Por lo tanto el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe sólo en parte a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo.

4. ¿Qué es el electromagnetismo? En el Electromagnetismo se tiene partículas puntuales caracterizadas por su "carga eléctrica", la que puede ser positiva o negativa. Cargas de igual signo se repelen y cargas de distinto signo se atraen (Ley de Coulomb). La base del Electromagnetismo corresponde al concepto de "Campo Electromagnético" y a las cuatro Ecuaciones de Maxwell. El campo magnético es producido por la corriente eléctrica que circula por un conductor. Los imanes están rodeados por un espacio en el cual se manifiestan sus efectos magnéticos .Dichas regiones se llaman campos magnéticos. Las líneas de campo magnético, llamadas líneas de flujo, son muy convenientes para visualizar los campos magnéticos. La dirección de una línea de flujo en cualquier punto tiene la misma dirección de la fuerza magnética que actuaría sobre un imaginario polo norte aislado y colocado en ese punto. las líneas de flujo magnético salen del polo norte de un imán y entran en el polo sur. A diferencia de las líneas de campo eléctrico, las líneas de flujo magnético no tienen puntos iniciales o finales; forman espiras continuas que pasan a través de la barra metálica.

5. Ley de Faraday La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa. Inducción electromagnética: Es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y muchos otros dispositivos. Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma de circuito en una región en la que hay un campo magnético. Si el flujo F a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente en el circuito (mientras el flujo está variando). Midiendo la fem inducida se encuentra que depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo.

6. Ley de Faraday El significado del signo menos, es decir, el sentido de la corriente inducida se muestra en la figura.

7. Ley de Faraday Simulación de la experiencia Un imán podemos considerarlo como un sistema de dos cargas magnéticas iguales y opuestas separadas una distancia L. El campo magnético en las proximidades de un polo magnético tiene una expresión similar a la del campo eléctrico de una carga puntual. donde K=m 0q/4p. m 0es lapermitividad magnética en el vacío, y q es la carga magnética de un polo del imán. El campo es radial y su módulo disminuye con la inversa del cuadrado de la distancia a la carga magnética El flujo del campo magnético de dicho campo a través de una espira situada a una distancia x del polo magnético q es El flujo total es la suma de los flujos debidos a los campos creados por las dos polos magnéticos

8. Ley de Faraday Simulación de la experiencia Ahora calculamos el flujo total a través de todas las espiras del solenoide. Se supone que el solenoide tiene muchas espiras apretadas de modo que el número de espiras entre las posiciones x y x+dx vale donde N es el número total de espiras, y H es la longitud del solenoide. Para calcular la fem derivamos el flujo respecto del tiempo y lo cambiamos de signo. donde la derivada de la posición z del imán respecto del tiempo t es la velocidad v del imán.

9. Ley de Lenz El físico ruso Heinrich Lenz (1804-1865) enunció una Ley sobre inducción magnética que lleva su nombre: siempre que se induce una fem, la corriente inducida tiene un sentido tal que tiende a oponerse a la cusa 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 engendrado. Para comprender mejor esta Ley observemos la figura siguiente en (a) cuando el polo norte del imán se acerca a la bobina, la corriente inducida representada por la letra i tiene el sentido señalado por las flechas; de tal manera que, de acuerdo con la regla de la mano izquierda, los polos norte de la bobina y del imán se encuentran juntos. Como los polos del mismo nombre se rechazan, el polo norte de la bobina presenta una oposición al movimiento de aproximación del inductor, es decir del imán. En (b) si el imán se aleja, cambia el sentido de la corriente i en la bobina, por lo tanto el extremo del polo norte, ahora será el polo sur que atrae al polo norte del imán y se opone a su alejamiento.

10. Ley de Lenz En estas condiciones podríamos expresar la Ley de Lenz en los siguientes términos: 1.-> La corriente inducida en la bobina, es tal que el campo magnético producido por ella se opone al campo magnético del imán que la genera. Es evidente que el sentido de la fem y el de la corriente inducida es el mismo, pues apoya el principio de la conservación de la energía. 2.->La corriente inducida en el circuito genera un campo magnético que de acuerdo con la Ley de Lenz se opone a la variación del flujo magnético, porque de no ser así el campo magnético de la corriente inducida aumentaría la variación del flujo magnético y produciría una corriente mayor. Ello implicaría un aumento desproporcional de la corriente con la simple producción de una insignificante variación inicial de las líneas del flujo magnético; de tal modo se obtendría energía eléctrica de manera ilimitada, lo cual es imposible.

11. MOTORES ELÉCTRICOS

12. ¿Qué es un motor eléctrico? Un motor eléctrico no es más que una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica; aprovechando la relación íntima entre magnetismo y electricidad.

13. ¿Cómo funciona un motor? Un motor eléctrico no es más que una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica; aprovechando la relación íntima entre magnetismo y electricidad. El motor eléctrico permite la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, esto se logra mediante la rotación de un campo magnético alrededor de una espira o bobinado que toma diferentes formas. Al pasar la corriente eléctrica por la bobina ésta se comporta como un imán cuyos polos se rechazan o atraen con el imán que se encuentra en la parte inferior; al dar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse como imán pero por inercia se sigue moviendo hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo haciendo que el motor rote constantemente.

14. ¿Cómo se hace un motor? Un motor eléctrico sencillo se necesitan: 3 clips de 5cm, una tabla de 15x15, alambre de cobre calibre 22, 2 clavos de ¾ de pulgada, chinches, pinzas puntiagudas, pila d, martillo, cinta de aislar El procedimiento lo obtuve del libro Energía Editorial Time-life Autor: Mitchell A. Wilson, Bibliografía: http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/elecmagnet/fem/fem.htm http://motoreselectricos.wordpress.com/2009/06/02/motoreselectricos/