MAGNETISMO

¿CÓMO SE DEFINE EL MAGNETISMO?

El magnetismo se refiere a la atracción de ciertos materiales hacia un imán. Esta propiedad ha sido amplia mente utilizada por el ser humano; por ejemplo, la puerta de los refrigeradores posee dos cintas magnéticas que la mantienen cerrada, lo cual favorece la conservación de la temperatura y, por lo tanto, de los alimentos. 

Otro ejemplo son los tornillos, que se magnetizan de manera temporal para facilitar la atracción con el desarmador, lo cual nos permite ensamblar y ajustar piezas sin que estos se pierdan o se caigan.

TIPOS DE IMANES

Artificiales: 

 

Los imanes artificiales son creados industrial mente a partir de alguna aleación de metales, o de hierro dulce. Se producen cuando un metal se expone a un campo magnético generado por un solenoide.

Naturales:

Los imanes naturales que se fabrican de piedra imán o magnetita que es en realidad un oxido de hierro.

Imanes permanentes:

Los imanes permanentes son fabricados con acero templado o con aleaciones de níquel, cromo o cobalto.

Imanes temporales:

Los imanes temporales son creados con una barra de hierro dulce, llamado así por sus características y proceso de purificación; aunque el metal se imanta, al cesar la corriente del solenoide pierde de propiedad. 

Imanes ferromagnéticos:

Son materiales que al estar en contacto con imanes son atraídos con facilidad.

Imanes paramagnéticos:

se imantan y son atraídos, pero al cesar la fuente pierden la propiedad.

Imanes diamagnéticos: 

Estos no pueden ser atraídos por un imán por que se imantan en sentido inverso al campo magnético, ocasionando repulsión. 

LEY DE JOULE 

Físico británico. Uno de los más notables físicos de su época, es conocido sobre todo por su investigación en electricidad y termodinámica. En el transcurso de sus investigaciones sobre el calor desprendido en un circuito eléctrico, formuló la ley actualmente conocida como ley de Joule que establece que la cantidad de calor producida en un conductor por el paso de una corriente eléctrica cada segundo, es proporcional a la resistencia del conductor y al cuadrado de la intensidad de corriente. Joule verificó experimentalmente la ley de la conservación de energía en su estudio de la conversión de energía mecánica en energía térmica.

La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.

 

Al circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del mismo produce choques con los átomos del conductor cuando adquieren velocidad constante, lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del conductor. Mientras más corriente fluya mayor será el aumento de la energía térmica del conductor y por consiguiente mayor será el calor liberado. A este fenómeno se le conoce como efecto joule.

 

El calor producido por la corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del trabajo hecho por la corriente venciendo la resistencia del conductor; la energía requerida para este trabajo es suministrada por una fuente, mientras más calor produzca mayor será el trabajo hecho por la corriente y por consiguiente mayor será la energía suministrada por la fuente; entonces, determinando cuanto calor se produce se puede determinar cuanta energía suministra la fuente y viceversa.

 

El calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que:

 

 “La cantidad de calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”.

SIMULACIONES SOBRE LA LEY DE JOULE
 
Aqui se encuentran simulaciones que ayudan a comprender de una mejor manera lo anteriormente expuesto en la sección de fundamentos teóricos.
 
EFECTO JOULE
 

FORMULA:

Q = 0.24/^Rt

P =  V^ /R

P = I^ R 

EJEMPLOS: 

1.- Obtener la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya resistencia es de 40 Ω y por ella circula una corriente de 3 amperes.

Datos  Fórmula

P = ?  P = I2R.

R = 40 Ω

I = 3 A

Sustitución y resultado:

P = (3 A)2 x 40 Ω = 360 Watts.

2.- Calcular el costo del consumo de energía eléctrica de un foco de 60 watts que dura encendido una hora con quince minutos. El costo de 1 kW-h considérese de $0.4

Datos:

Costo de la energía  T = Pt

Eléctrica consumida= ?

P = 60 W = 0.06 kW.

t = 1 h 15 min = 1.25 h

1 kW-h = $0.4

Sustitución y resultado:

T = 0.06 kW x 1.25 h = 0.075 kW-h

Costo de la energía:

0.075 kW-h x $0.4  = $ 0.03

                  1 kW-h

Potencia Eléctrica 

La potencia eléctrica se define como la rapidez con la que un aparato que emplea energía eléctrica realiza un trabajo; de igual manera se interpreta como la energía que consume una máquina o cualquier aparato eléctrico en un segundo. La potencia eléctrica se mide en watts (W) en el SI, que resulta de multiplicar la unidad de voltaje volt (V), por la unidad de intensidad de corriente que es el ampere (A). 

FORMULA :

P = Potencia eléctrica  (W)

V =Voltaje (V) 

I =Intensidad de Corriente (A)

los valores de la potencia eléctrica de los aparatos eléctricos que utilizas vienen etiquetados en todos ellos, para que puedas realizar comparaciones sobre el consumo de energía que realizan y puedas tomar la decisión que mas ajuste a tus necesidades y requerimientos, al momento de comprarlos. 

EJEMPLOS DE POTENCIA ELÉCTRICA.

1.- Para alimentar la iluminación navideña de un pueblo pequeño se tiene un generador eléctrico de 11 kW.¿Cuántas bombillas de 220 V conectadas en paralelo se pueden encender correctamente si cada una necesita 0,25 A?

¿Por qué no se deben conectar en serie?

Todas las bombillas están en paralelo, por lo que tendrán la misma diferencia de potencial entre sus bornes.

Aplicando la expresión para la potencia eléctrica, puedes calcular la potencia que consume cada una:

Y dado que dispones de 11 kW, que son 11000 W de potencia, se pueden conectar:Y dado que dispones de 11 kW, que son 11000 W de potencia, se pueden conectar: entre sus bornes.

No se deben conectar en serie porque si se funde una de las bombillas, el circuito se interrumpe, y dejan de iluminar todas.

2.- ¿cual es la potencia eléctrica que desarrolla una parrilla eléctrica conectada a un toma corriente de 110 V, si circula una corriente por ella de 7 A? De igual manera encuentra la energía consumida en kWh si la utilizamos durante 35 minutos.

Datos:                   Formula:              Despeje y sustitución de formula:      

V =110V                 P = VI                      P = (110V)(7A)                            

I =7A                E consumida = Pt      P = 770 W(1kW/1000W)= 0.77kW   

t = 35 min.                                        t = 35min (1h/60min)= 0.58h               

p =?                                                E consumida = (0.77kW)(0.58h) 

Resultado:
P = 770W
E consumida = 0.4466kWh