Electromagnetisme i corrent altern
El camp magnètic: pols, línies de força, flux i inducció
Inducció electromagnètica. FEM induïda. Autoinducció
Acció d'un camp magnètic sobre un conductor recorregut per un corrent elèctric
El corrent altern. Valors fonamentals
Els elements passius lineals en CA: R, L, C
Circuits de corrent altern: RL, RC i RLC
Corrent altern trifàsic: connexions en estrella i triangle. Connexió de receptors
Magnetisme i electromagnetisme
Camp magnètic
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
Intensitat o excitació del camp magnètic
Circuits magnètics
FEM induïda
Autoinducció
Representació gràfica d'un senyal altern sinusoidal
Potència desenvolupada en CA
Circuit en sèrie RL
Circuit en sèrie RC
Connexió en estrella
Connexió en triangle
La càrrega en un sistema trifàsic
La potència en un sistema trifàsic
Imant
Té la propietat d'atreure i subjectar el ferro i, a petita escala, el níquel, el cobalt i alguns aliatges
Electromagnetisme
L'estudi dels efectes magnètics produïts pel corrent elèctric
Si dividim un imant per la meitat i així successivament obtenim tants imants com trossos
Camp magnètic d'un imant
Inducció i flux magnètics
És la regió de l'espai on es posen de manifest les forces magnètiques
Inducció magnètica
Flux del camp magnètic
És una magnitud vectorial que equival a la força puntual que el camp exerceix sobre la unitat de massa magnètica en aquell punt, i és proporcional al nombre de línies de força per unitat de superfície
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
Camp magnètic creat en un conductor rectilini
Camp magnètic creat en un conductor circular o espira
Camp magnètic creat en un solenoide o bobina. Permeabilitat magnètica
El camp magnètic creat és format per línies de força circulars situades en un pla perpendicular al conductor. El seu sentit, segons la regla de Maxwell, és el d'un tirabuixó que avanci en el mateix sentit que el del corrent
Quan el conductor forma un anell circular, totes les línies de força travessen perpendicularment la superfície de l'espira. Es comporta com un imant summament pla, de manera que una de les seves cares és el pol nord i l'altra, el pol sud
Un conductor enrotllat en forma d'hèlix constitueix un solenoide. Un solenoide o bobina s'utilitza per produir camps magnètics intensos i relativament uniformes en una petita regió de l'espai
Valor de la seva inducció magnètica
La permeabilitat magnètica del medi
És un valor que depèn de la facilitat que té el medi per concentrar o dispersar les línies de força.
Representa el camp magnètic que depèn exclusivament de la bobina i és la relació entre la inducció magnètica i la permeabilitat
És l'espai ocupat per les línies d'inducció en la seva trajectòria.
Una càrrega elèctrica que es mou crea un camp magnètic, i si ho fa en un camp magnètic que no és el seu, els dos camps s'influeixen mútuament i exerceixen una força sobre la càrrega. És evident que si en el camp magnètic hi tenim un conductor pel qual circulen les càrregues, també apareixerà una força que el desplaçarà
Un corrent altern és un corrent variable en què les principals magnituds que el defineixen (la FEM, la tensió i la intensitat del corrent) canvien de valor i de sentit periòdicament. Es pot representar en un diagrama de coordenades cartesianes en què les ordenades assenyalen els valors que pren la magnitud a cada instant.
Període (T)
Freqüència (f)
Valor instantani (v, i)
Valor màxim (Vmàx, Imàx)
Valor eficaç (V, I)
Valor mitjà (Vmitjà, Imitjana)
Coordenades cartesianes
Ofereixen una representació molt clara, però la seva construcció és dificultosa encara que és l'única manera d'operar gràficament amb senyals alterns de diferent freqüència.
Vectorialment
Consisteix a suposar el senyal altern com un vector de mòdul Vmàx, que gira al voltant d'un punt fix amb una velocitat angular constant en sentit antihorari. El valor instantani de la funció sinusoidal és la projecció del vector en l'eix d'ordenades. Permet operar gràficament amb diferents funcions sinusoidals sempre que tinguin la mateixa velocitat angular.
Desfasament
Resistències, R
Inductàncies o bobines, L
Capacitàncies o condensadors, C
Impedància (Z)
Circuit amb resistència òhmica pura
Circuit amb capacitància pura
Circuit amb inductància pura
Potència activa
És la potència real desenvolupada per un receptor en un circuit. La seva unitat és el watt (W)
Potència reactiva
És a potència que desenvolupa un receptor inductiu o capacitatiu es considera una potència fictícia
Potència aparent
És la suma vectorial de la potència activa i la reactiva expressada en voltamperes (VA)
Circuit en sèrie RLC
Circuit paral·lel RLC
És un circuit òhmic inductiu, format per una resistència R en sèrie, amb una inductància de coeficient d'autoinducció L. El corrent que hi circula està endarrerit respecte de la tensió aplicada un angle φ, comprès entre 0 > φ > −90°
És un circuit òhmic capacitatiu, format per una resistència R en sèrie amb un condensador de capacitat C. El corrent que hi circula està avançat respecte de la tensió aplicada un angle φ, comprès entre 0° < φ < 90°
XL > XC
inductiu
XL < XC
capacitatiu
XL = XC
pur
XL < XC → IL > IC
XL > XC → IL < IC
XL = XC → IL = IC
inductiu
capacitatiu
pur
En variar el flux magnètic que travessa un circuit tancat s'ha originat una FEM que a causa del seu origen s'anomena FEM induïda
Valor i sentit de la FEM
FEM induïda en una espira tancada
FEM engendrada en una espira que gira dins d'un camp magnètic
Crearà una FEM induïda, que en ser conseqüència de la variació del corrent propi
Potència activa
Potència reactiva
Potència aparent