ELECTROMAGNETISME I CORRENT ALTERN
EL CAMP MAGNÈTIC
MAGNETSIME I ELECTROMAGNETISME
Des de l'antiguitat és conegut el fenomen mitjançant el qual alguns materials atreuen i subjecten petites peces de ferro. Aquesta propietat rep el nom de magnetisme
Un imant té la propietat d'atreure i subjectar el ferro i, a petita escala, el níquel, el cobalt i alguns aliatges. Els efectes d'un imant són més intensos en els extrems, anomenats pols.
L'estudi dels efectes magnètics produïts pel corrent elèctric s'anomena electromagnetisme.
Avui dia, les aplicacions de l'electromagnetisme en la producció, el transport i la distribució de l'energia elèctrica, etc.
CAMP MAGNÈTIC
A. CAMP MAGNÈTIC IMANT
un camp magnètic és la regió de l'espai on es posen de manifest les forces magnètiques.
B. INDUCCIÓ I FLUX MAGNÈTICS
La força d'atracció i repulsió dels imants creix en acostar-se als pols i disminueix en allunyar-se'n, fins a una determinada distància que es pot considerar nul·la.
Les línies que forma l'espectre són les línies de força, anomenades línies de força o d'inducció.
La inducció magnètica B és una magnitud vectorial que equival a la força puntual que el camp exerceix sobre la unitat de massa magnètica en aquell punt
El flux del camp magnètic Φ és el producte de la superfície S perpendicular a les línies de força i el de la inducció B
Φ = B S cos φ
CAMP MAGNÈTIC CREAT PER UN CORRENT ELÈCTRIC
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
A. Camp magnètic creat en un conductor rectilini
Quan per un conductor rectilini hi circula un corrent elèctric crea un camp magnètic que desvia la brúixola, i la col·loca perpendicular al conductor
B. Camp magnètic creat en un conductor circular o espira
Quan el conductor forma un anell circular, totes les línies de força travessen perpendicularment la superfície S de l'espira.
C. Camp magnètic creat en un solenoide o bobina.
Un solenoide o bobina s'utilitza per produir camps magnètics intensos i relativament uniformes en una petita regió de l'espai.
La seva inducció magnètica es calcula mitjançant l'expressió: B = μ N I / L
INTENSITAT O EXCITACIÓ DEL CAMP MAGNÈTIC
El camp magnètic creat per una bobina es pot reforçar considerablement si al seu interior hi posem un nucli de material ferromagnètic
La intensitat magnètica (H) representa el camp magnètic que depèn exclusivament de la bobina i és la relació entre la inducció magnètica i la permeabilitat.
H = NI / L
CIRCUITS MAGNÈTICS
El circuit magnètic és l'espai ocupat per les línies d'inducció en la seva trajectòria.
Un circuit magnètic és homogeni si la inducció i el medi en què s'estableix el camp no varien en tot el circuit, i heterogeni si la inducció i/o el medi varien. Constitueixen un circuit en sèrie si el flux és constant en tot el recorregut, i derivació si es bifurca en alguna part del circuit.
INDUCCIÓ ELECTROMEGNÈTICA. FEM INDUÏDA. AUTOINDUCCIÓ
FEM INDUÏDA
A. Valor i sentit de la FEM
El valor de la FEM creada en un conductor que es mou dins d'un camp magnètic és directament proporcional a la inducció B, a la seva longitud l i a la velocitat v amb què talla les línies de força.
ε = B l v sin φ
B. FEM induïda en una espira tancada
Si una espira es mou perpendicularment en un camp magnètic uniforme d'inducció i tanquem el circuit, circularà un corrent I pel circuit tancat
El flux creat per un corrent induït té un sentit que s'oposa a la variació del flux que el crea.
C. FEM engendrada en una espira que gira dins d'un camp magnètic
Si disposem d'una espira i la fem girar dins d'un camp magnètic, s'engendrarà una FEM induïda de característiques molt peculiars, el valor de la qual es pot calcular a partir de la llei de Faraday
AUTOINDUCCIÓ
Si el corrent que circula per un conductor varia, crearà un camp magnètic de flux variable.
Aquesta FEM apareix en tots els circuits elèctrics en què el corrent és variable, però els seus efectes depenen de les característiques del circuit. Són importants els circuits formats per bobines
Aquesta FEM apareix en tots els circuits elèctrics en què el corrent és variable, però els seus efectes depenen de les característiques del circuit.
ACCIÓ D'UN CAMP MAGNÈTIC SOBRE UN CONDUCTOR RECORREGUT PER UN CORRENT ELÈCTRIC
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.
En un conductor de longitud L situat dins d'un camp d'inducció B i pel qual circula un corrent I, la força que hi actua és el resultat de les forces que s'exerceixen sobre les càrregues en moviment.
F = B L I sin φ
CORRENT ALTERN. VALORS FONAMENTALS
PERÍODE
Temps necessari per fer un cicle complet.
FREQÜENCIA
nombre de cicles que es produeixen en un segon
T = 1 / f
f = 1 / T
VALOR INSTANTANI
pren el senyal a cada instant.
VALOR MÀXIM
valor instantani més gran de tots els d'un període.
VALOR EFICAÇ
El valor eficaç d'un CA és aquell que produeix els mateixos efectes calorífics, en passar a través d'una resistència, que un CC del mateix valor
VALOR MITJÀ
mitjana algebraica
REPRESENTACIÓ GRÀFICA
ELEMENTS PASSIU LINEALS EN CA
A. IMPEDÀNCIA
La dificultat que oposa un circuit al pas del CA
La seva unitat és l'ohm.
Z = V / I
B. CIRCUT AMB RESISTÈNCIA ÒHMICA PURA
el corrent que circula per un circuit elèctric de CA és directament proporcional a la tensió aplicada als seus borns i inversament proporcional a la impedància
Z = R
C. .CIRCUIT AMB INDUCTÀNCIA PURA
Z = XL
XL = L w
Un receptor inductiu pur és una bobina ideal, amb resistència nul·la (R = 0) i en la qual només es considera el seu coeficient d'autoinducció L.
D. CIRCUIT AMB CAPACITÀNCIA PURA
Un receptor capacitatiu pur és un condensador ideal amb resistència infinita en què considerem exclusivament la seva capacitat C.
Z = Xc
Xc = 1 / c w
POTÈNCIA DESENVOLUPADA EN CA
A. POTÈNCIA ACTIVA
La potència activa (P) és la potència real desenvolupada per un receptor en un circuit. La seva unitat és el watt (W).
P = V I = V^2 / R = I^2·R
B. POTÈNCIA REACTIVA
La potència que desenvolupa un receptor inductiu o capacitatiu es considera una potència fictícia que s'anomena potència reactiva (Q), de valor:
Q = V I sin φ [VAr]
C. POTÈNCIA APARENT
La potència aparent (S) és la suma vectorial de la potència activa i la reactiva expressada en voltamperes (VA).
CIRCUITS DE CORRENT ALTERN
CORRENT ALTERN TRIFÀSIC
CIRCUIT EN SÈRIE RL
És un circuit òhmic inductiu, format per una resistència R en sèrie, amb una inductància de coeficient d'autoinducció L
CIRCUIT EN SÈRIE RC
És un circuit òhmic capacitatiu, format per una resistència R en sèrie amb un condensador de capacitat C.
CIRCUIT E N SÈRIE RLC
És el format per una resistència, una inductància i una capacitat en sèrie.
CIRCUIT PARAL·LEL RLC
Si apliquem una tensió alterna a un circuit format per una resistència, una inductància i una capacitància, connectades en paral·lel, hi circula un corrent per cadascuna.
click to edit
XL = XC → IL = IC, el circuit tindrà un comportament òhmic.
XL > XC → IL < IC, el circuit tindrà un comportament òhmic capacitatiu.
XL < XC → IL > IC, el circuit tindrà un comportament òhmic inductiu.
Un corrent altern trifàsic és format per tres corrents alterns monofàsics interconnectats, del mateix valor eficaç, de la mateixa freqüència i desfasats 120° entre ells.
CONNEXIÓ ESTRELLA
Consisteix a unir els tres finals dels bobinatges, U V W, formant un punt comú, anomenat punt neutre N
CONNEXÓ EN TRIANGLE
Consisteix a unir el principi d'una fase amb el final de la següent, i així successivament fins a arribar a un sistema tancat.
LA CÀRREGA EN UN SISTEMA TRIFÀSIC
És formada per tres impedànciesconnectades en estrella o en triangle. El sistema serà equilibrat si:
POTÈNCIA EN UN SISTEMA TRIFÀSIC
POTÈNCIA ACTIVA
És igual que la suma aritmètica de les potències actives desenvolupades en cada fase.
POTÈNCIA REACTIVA
És igual que la suma aritmètica de les potències reactives de cada fase.
POTÈNCIA APARENT
És la suma algebraica de les potències de cada fase.