Unidad 1 Fundamentos de electromagnetismo y transformador eléctrico. Introducción a las Máquinas Eléctricas • Energía Eléctrica Energía Mecánica • Energía Mecánica Energía Eléctrica • Energía Eléctrica 1 Energía Eléctrica 2 Clasificación de las Máquinas Eléctricas • Se clasifican en dos grandes grupos que son: 1.- Se clasifica de acuerdo a las corrientes la cual opera. 2.-Su clasificación moderna que hoy en día se le da. 1.1 LEYES FUNDAMENTALES DE ELECTROMAGNETISMO. • Maxwell.- Presento 6 claves básica para entender, que es el electromagnetismo. • En 1865 Jame Clerk Maxwell es quien pone la teoría del electromagnetismo con una publicación histórica, de la teoría dinámica del campo electromagnético. En los cuales se observa unos 2000 años de observaciones de teoría sobre la electricidad y el magnetismo con 20 ecuaciones con los que se crean los cimientos del electromagnetismo. 1.-¿Que produce la electricidad? • Quien no ha sentido una pequeña descarga. • Un descubrimiento que se observo en la antigua Grecia si tomas una pequeña piedra de ámbar y la haces frotar que es capas de atraer por el aire pequeños objetos. • De echo ámbar en griego se define como electro. De ahí viene la palabra electricidad. • Tales de Mileto. • Tales de Mileto en la antigua Grecia, fue el primer filosofo en dar con este fenómeno y buscar una explicación. • Pasaron unos 2000años para que se descubriera el electrón por Joseph J. Thomson. • Era una partícula muy ligera y con gran movilidad que existe dentro de los átomos. • Decía que dentro del átomo había una partícula que responde efectos eléctricos decimos que están cargados eléctricamente. • La electricidad la entendemos como un movimiento de electrones en un conductor, como se ve en la siguiente figura: Ejemplo de generación de electricidad. Conclusión • Electricidad en acción, la electricidad son partículas cargadas en movimiento. 2.- ¿Qué es el magnetismo? • Tales de Mileto quien observa una extraña fuerza entre ciertas piedras muy comunes en la región de magnesia. • Magnesia de ahí su nombre de magnetismo. • La explicación moderna a este magnetismo natural también esta dentro de la materia, en los electrones. • Imaginar los electrones como pequeños imanes. • En materiales normales como la madera tiene su pequeño imán desorientado y por consiguiente no hay un efecto. • Mientras en las piedras especiales los pequeños imanes están ordenados, en una orientación en los cuales genera un efecto global, estos pequeños imán generan un gran imán, caracterizado por el polo norte y el polo sur. Pequeños imanes como la madera. • A este pequeño imán los electrones lo conocemos como espín, una propiedad cuántica muy peculiar. • Los imanes los encuentras hoy en día por todas partes. • Es una parte fundamental para el desarrollo moderno. Conclusión • El magnetismo lo producen pequeños imanes en las partículas el espín. 3.- ¿Hay alguna conexión entre magnetismo y la electricidad? • Electricidad y magnetismo son mucho mas que un fenómeno. • Este fue una observación que fue de forma casual durante una clase al conectar la corriente en un circuito, observo que la aguja de una brújula cercana se desviaba. • Numerosas pruebas y experimentos se llego a la conclusión correcta, el flujo de cargas, el movimiento de cargas, lo que una corriente eléctrica genera un fenómeno magnético, alrededor del cable. • Esto da lugar a un nuevo tipo de imanes los electroimanes. • Si haces pasar una corriente eléctrica por un cable circular, lo que llamamos una espira, se crea un campo magnético como el de un imán, como se ve en la siguiente figura. • Con un polo norte y un polo sur este mecanismo es fundamental en la sociedad moderna y da lugar a los motores eléctricos, la transformación de la electricidad en movimiento. Conclusión • La electricidad crea magnetismo. 4.- ¿Y la electricidad con el magnetismo? • Hace por su cuenta y utilizando la ley de Amper, relativa a la fuerza entre dos cables que conducen corriente. • Michael Faraday, joven ingles sin ninguna formación científica, oye de estos nuevos desarrollos. • ¿Si una corriente eléctrica es capas de producir magnetismo, será capas el magnetismo de crear también una corriente eléctrica?. • No es la presencia del imán en el conductor, lo que consigue generar una corriente, si no su movimiento, es la variación del magnetismo lo que crea la electricidad, como se ve en la siguiente figura. • La variación es la que crea la electricidad Conclusion • El movimiento genera electricidad, la transmitimos como corriente por un cable y se convierte en movimiento de vuelta en casa, en industrias, el mundo completamente transformado, gracias a dos ideas geniales. • El magnetismo crea electricidad. 5.- Fuerzas a distancia? • Una gran revolución estaba por llegar en todo esto había algo que no encajaba con lo analizado por Faraday. • Había unas fuerzas misteriosas la eléctrica y magnética que se desplazaba por el aire, sin ningún tipo de sustento, esto parecía poco físico para el varios experimento hicieron apuntar en la dirección correcta. • Primero consiguió en un cristal ver una conexión entre la electricidad y la luz, como se ve en la siguiente figura. • Luego se tuvo el famoso experimento de las limaduras de hierro. • Espolvorea las limaduras de hierro en un papel y pon debajo un imán y hay que observar lo que pasa con las limaduras de hierros. • Para Faraday tenia que haber algo ahí, invisible en el aire que no podemos ver, pero que de alguna forma estaba guiando esas fuerzas que estaba haciendo que la limadura se colocara en el lugar apropiado. Faraday llamó a este peculiar fenómeno Campo. • Sin embargo Faraday no tenia ninguna formación científica era nulo en matemáticas y sin esta habilidad se veía capaz de transformar sus ideas en el lenguaje científico necesario. • Así que por miedo a quedar en ridículo se guardo sus ideas. • Sin embargo un día todo cambió, Faraday como presidente de la real institución tiene la responsabilidad de coordinar unas conferencias semanales sobre ciencia, una semana el científico conferenciante fallo de ultima hora, haciendo que Faraday fuera y tenga una situación crítica con poco tiempo de reacción. Faraday decide hablar de esas líneas de fuerzas invisible, los campos. • Era la primera vez en la historia de que forma publica se habla de este concepto uno de los mas poderoso de las historia de la ciencia. • Un objeto que altera las propiedades de su entorno cuando otro cuerpo se acerca a este, es el propio espacio que ejerce la acción sobre el cuerpo esta es una forma no mágica de transmitir una fuerza por el espacio. Una forma que usaría el mismo Einsten en su teoría de la gravedad de la relatividad general. Conclusión • La fuerza eléctrica y magnética se transmiten por medio de campos. 6.- La unificación el electromagnetismo • Fueron los años mas intenso y fascinante de la historia de la ciencia en los cuales pasaron gente como : Oesthe, Faraday, Amper, también por Gauss, Coulomb, estamos recorriendo años donde se esta produciendo una gran revolución, se esta creando una nueva área de la ciencia, y el principal de esta revolución la daría un joven escocés de nombre James Clerk Maxwell era un científico sobresaliente y con una intuición bárbara, además con una formación matemática envidiable, algo de lo carecía el propio Michael Faraday . • Maxwell vio en el concepto de campo una herramienta fundamental para llevar a un nivel mas allá la idea de la electricidad y magnetismo apoyado en una sorprendente en esta simetría la electricidad y magnetismo. • Y con la ayuda de los desarrollo teóricos por las leyes de Amper, Gauss y Faraday, junto con el concepto de campo de maxwell da con un desarrollo unificado el electromagnetismo. • Inicialmente eran 20 ecuaciones hoy reducidas a 4. • Son las famosísimas ecuaciones de maxwell. • Cuando Maxwell empezó a resolver sus propias ecuaciones, observo algo muy peculiar era una onda, una onda de electricidad y magnetismo. • Cuando observa esa onda que se auto sustentaba en el espacio, cuando observa las propiedad de esta onda, observa que la velocidad a la que se desplaza es exactamente la velocidad de la luz Las 4 ecuaciones de Maxwell
