Fundamentos de Condensadores, Imanes y Electromagnetismo: Conceptos Clave y Aplicaciones

Funcionamiento del Condensador

El condensador se carga de electricidad, acumulando cargas negativas (electrones) en una placa y cargas positivas (iones) en la otra. Una vez cargado, mantiene la tensión gracias a la atracción electrostática.

• En Corriente Continua (C.C.): Se carga y abre el circuito, utilizándose para filtrar señales en circuitos electrónicos.
• En Corriente Alterna (C.A.): Se carga y se descarga en cada semiciclo, retrasando la onda de tensión respecto a la de intensidad. Se utiliza para corregir el factor de potencia (FP).

Tensión de Trabajo y Tensión de Perforación

• Tensión de Trabajo: Es la tensión a la que puede funcionar un condensador sin que el dieléctrico sufra daño.
• Tensión de Perforación: Es la máxima tensión que soporta el dieléctrico sin que se destruya.

Tipos de Condensadores

• De Plástico: Muy utilizados, soportan hasta 1000V, con capacidades desde 1 nF hasta varios µF.
• De Cerámica: Con capacidades desde varios pF hasta 100 nF, soportan poca tensión.
• Electrolíticos: Tienen polaridad y ofrecen mucha capacidad para su tamaño, desde 1 µF hasta decenas de miles de µF. Son aptos solo para C.C. y están fabricados con aluminio y plomo.

Imanes y Magnetismo

Los imanes son materiales que atraen objetos magnéticos (como el níquel y el cobalto).

Materiales Ferromagnéticos

Son aquellos atraídos por los imanes.

Aplicaciones de los Imanes

• Separación de materiales.
• Dinamos.
• Altavoces.
• Micrófonos.

Las zonas de mayor atracción se llaman polos (Norte y Sur).

La Brújula

Es una aguja imantada que puede girar libremente en su eje central, orientándose hacia el norte y el sur. Su funcionamiento se comprueba con un imán.

Tipos de Imanes

• Naturales: Como la magnetita.
• Artificiales: Materiales magnetizados (ej. acero).
• Permanentes: Mantienen sus propiedades magnéticas por largo tiempo.
• Temporales: Duran mientras están sometidos a la acción de un campo magnético.

Las propiedades magnéticas se ven alteradas con la temperatura y los impactos.

Líneas de Campo Magnético

Representan la misma intensidad de campo magnético. Aunque en realidad no tienen un sentido físico, convencionalmente se les ha asignado uno.

Electromagnetismo: Creación de Campos Magnéticos

El electromagnetismo se refiere al campo magnético creado por una corriente eléctrica. Cuanto más cerca se está del conductor, mayor es la densidad de las líneas de fuerza del campo magnético.

• En una espira, las líneas de fuerza se concentran en su centro.
• En una bobina, las líneas de fuerza se concentran en su centro.

Magnitudes Magnéticas Fundamentales

• Flujo Magnético (Φ): Es igual a la inducción magnética (B) multiplicada por la superficie (S), y se mide en Weber (Wb).
• Inducción Magnética (B): Es la cantidad de líneas de fuerza por unidad de superficie y se mide en Tesla (T).
• Fuerza Magnetomotriz (Fmm): Es la capacidad de una bobina para generar líneas de fuerza. Se calcula como Fmm = N * I (número de espiras por intensidad). Se denomina fuerza magnetomotriz debido a la relación directa entre la intensidad de corriente y las líneas de fuerza del campo magnético.
• Intensidad de Campo Magnético (H): Se calcula como H = N * I / L (Fmm / longitud), y se mide en Amperios-vuelta por metro (Av/m).
• Ley de Hopkinson: Establece que el flujo magnético (Φ) es igual a la fuerza magnetomotriz (Fmm) dividida por la reluctancia (R), es decir, Φ = Fmm / R. La reluctancia se mide en Amperios-vuelta por Weber (Av/Wb).

Curva de Magnetización y Saturación Magnética

La curva de magnetización representa la relación entre la inducción magnética (B) resultante en una sustancia y la acción de un campo magnético (H) aplicado.

Un material alcanza la saturación magnética cuando su inducción magnética (B) crece muy poco en relación con el aumento de la intensidad de campo magnético (H).

Permeabilidad Magnética de los Materiales

La permeabilidad magnética es la cualidad de los materiales ferromagnéticos para multiplicar las líneas de fuerza de un campo magnético en relación con la intensidad de campo magnético que reciben.

Histéresis Magnética y Pérdidas Asociadas

Después de que un material ferromagnético ha sido sometido a la acción de un campo magnético, cuando este desaparece, el material todavía manifiesta un magnetismo remanente.

Este fenómeno, conocido como histéresis, genera pérdidas en forma de calor en componentes como motores y transformadores.

1 Aplicaciones Prácticas de los Electroimanes

Las aplicaciones prácticas de los electroimanes incluyen:

• Frenos magnéticos.
• Electroválvulas.
• Timbres.
• Relés.
• Contactores.