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[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO MÓDULO II ELECTROMAGNETISMO ELECTROMAGNETISMO 1 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO ÍNDICE INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4 1.- INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA ................................................................................................. 5 1.1 LEY DE INDUCCIÓN DE FARADAY .................................................................................................. 5 1.2 LEY DE LENZ ................................................................................................................................... 5 1.3 AUTOINDUCTANCIA ...................................................................................................................... 6 1.4 INDUCTANCIA MUTUA .................................................................................................................. 6 1.5 CORRIENTES FOUCAULT ................................................................................................................ 7 2.- SENSORES Y ACTUADORES ELECTROMAGNÉTICOS ....................................................................... 7 2.1 SENSORES ...................................................................................................................................... 7 2.1.1 DE EFECTO HALL ......................................................................................................................... 8 2.1.2 SENSORES INDUCTIVOS .............................................................................................................. 8 2.1.2 SENSORES DE RELUCTANCIA VARIABLE ..................................................................................... 8 2.2 ACTUADORES ................................................................................................................................ 8 2.2.1 SOLENOIDE DE NÚCLEO MÓVIL ................................................................................................. 8 2.2.2 RELÉ ............................................................................................................................................ 9 2.2.3 SERVOMOTOR ............................................................................................................................ 9 2.2.1 MOTOR PASO A PASO ................................................................................................................ 9 3.- FUNDAMENTOS DE ONDAS ........................................................................................................... 9 3.1 TIPOS DE ONDAS ........................................................................................................................... 9 3.2 PARÁMETROS DE ONDAS ............................................................................................................ 10 3.2.1 AMPLITUD ................................................................................................................................ 10 3.2.2 FRECUENCIA ............................................................................................................................. 10 3.2.3 PERIODO ................................................................................................................................... 10 3.2.4 LONGITUD DE ONDA ................................................................................................................ 11 3.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS .......................................................................................................... 11 3.3.1 CONCEPTO DE PROPAGACIÓN ................................................................................................. 11 2 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 3.3.1 ONDAS EN DOS DIMENSIONES ................................................................................................. 11 3.3.1 ONDAS EN EL ESPACIO ............................................................................................................. 11 4.- ONDAS Y ELECTROMAGNETISMO ................................................................................................ 12 4.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS .......................................................... 12 4.2 PROPIEDADES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ................................................................ 12 4.3 CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN ......................................................................................... 13 4.4 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ................................................................................................ 13 CIERRE ............................................................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 15 3 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO INTRODUCCIÓN El estudio de la inducción electromagnética y la propagación de ondas constituye un pilar esencial para comprender el funcionamiento de sistemas eléctricos modernos y de tecnologías como sensores, motores, comunicaciones inalámbricas y dispositivos de control. Este módulo te permitirá vincular los conceptos teóricos con aplicaciones reales que forman parte del entorno profesional del ingeniero eléctrico y electrónico. Durante el desarrollo de este módulo, abordaremos fenómenos fundamentales como la Ley de Faraday y la Ley de Lenz, que explican cómo un campo magnético variable puede inducir una corriente eléctrica. También se analizarán componentes clave como inductores, sensores de efecto Hall, solenoides y actuadores que operan bajo principios electromagnéticos. Además, se explorará el comportamiento de las ondas y sus características de propagación, dando paso al análisis del espectro electromagnético y su relevancia en distintas tecnologías. Te invitamos a revisar cuidadosamente cada sección del apunte, aplicar los conocimientos adquiridos en las actividades del módulo y conectar estos conceptos con los desafíos tecnológicos actuales. La comprensión profunda de estos principios fortalecerá tu capacidad para diseñar, evaluar e innovar en soluciones eléctricas eficientes y funcionales. 4 | ELECTROMAGNETISMO ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 1.- INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA La inducción electromagnética es uno de los principios más importantes del electromagnetismo, ya que explica cómo se puede generar electricidad a partir del movimiento o variación de un campo magnético. Este fenómeno es esencial para el funcionamiento de generadores, transformadores e inductores. Comprenderlo permite interpretar y aplicar la relación entre magnetismo y electricidad en sistemas reales de generación y control. 1.1 LEY DE INDUCCIÓN DE FARADAY La Ley de Inducción de Faraday establece que una variación del flujo magnético a través de un circuito cerrado induce una fuerza electromotriz (fem) en el mismo. Esta ley es la base del funcionamiento de generadores eléctricos, transformadores e inductores. Donde: El signo negativo indica que la corriente inducida genera un campo magnético que se opone al cambio de flujo que la originó (Ley de Lenz). Aplicación práctica: cuando un imán se mueve dentro de una bobina, se induce una corriente eléctrica en el conductor, como en los generadores de corriente alterna. 1.2 LEY DE LENZ La Ley de Lenz complementa la de Faraday y establece el sentido de la corriente inducida: siempre se opondrá a la causa que la produce. Esta ley garantiza la conservación de la energía en los procesos de inducción electromagnética. 5 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO Ejemplo: si se introduce un imán con el polo norte hacia una espira, la corriente inducida generará un campo que se opone a ese movimiento, creando un polo norte en la cara de entrada. 1.3 AUTOINDUCTANCIA La autoinductancia es la propiedad de un circuito por la cual se induce una fem en sí mismo debido a una variación de la corriente que circula por él. Se expresa como: Donde: Ejemplo técnico: cuando se abre o cierra un interruptor en un circuito con bobina, aparece una fem inducida que puede generar chispas o tensiones elevadas. 1.4 INDUCTANCIA MUTUA La inductancia mutua se refiere al fenómeno por el cual una variación de corriente en un circuito induce una fem en otro circuito cercano. Se representa como: Donde: Aplicación práctica: principio fundamental en transformadores, donde la corriente en la bobina primaria induce una corriente en la bobina secundaria. 6 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 1.5 CORRIENTES FOUCAULT Las corrientes de Foucault son corrientes inducidas en materiales conductores cuando se someten a un campo magnético variable. Estas corrientes circulan en trayectorias cerradas dentro del conductor y producen calor. Efectos principales: Pérdidas de energía por calentamiento Frenado electromagnético Aplicaciones técnicas: Sistemas de freno sin contacto (como en trenes de levitación magnética) Pruebas de materiales por corrientes inducidas (ensayos no destructivos) Inducción de calor para tratamientos térmicos en metales 2.- SENSORES Y ACTUADORES ELECTROMAGNÉTICOS Los sensores y actuadores electromagnéticos son componentes fundamentales en sistemas de control y automatización industrial. Funcionan a partir de principios electromagnéticos para detectar condiciones del entorno o generar movimiento. Su aplicación abarca desde la robótica hasta los sistemas eléctricos automotrices, siendo esenciales para convertir señales eléctricas en acción mecánica y viceversa. 2.1 SENSORES Los sensores electromagnéticos permiten detectar la presencia, posición o velocidad de objetos sin contacto físico directo. Funcionan a partir de variaciones en campos magnéticos o propiedades del material, y convierten estos cambios en señales eléctricas procesables. Son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales, automotrices y electrónicas por su precisión y fiabilidad. 7 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 2.1.1 DE EFECTO HALL Los sensores de efecto Hall detectan campos magnéticos mediante la medición del voltaje generado perpendicularmente a una corriente que fluye en un semiconductor. Son usados para detectar la posición o velocidad de objetos magnéticos. Aplicaciones: sensores de proximidad, tacómetros, sistemas de encendido en automóviles. 2.1.2 SENSORES INDUCTIVOS Detectan objetos metálicos sin contacto físico. Funcionan generando un campo electromagnético que se ve alterado por la presencia de un material conductor. Aplicaciones: detección de metales, control de posición en automatización industrial. 2.1.2 SENSORES DE RELUCTANCIA VARIABLE Estos sensores miden cambios en la reluctancia del circuito magnético debido al movimiento de un objeto. Generan una señal eléctrica proporcional al desplazamiento del material ferromagnético. Aplicaciones: sistemas de freno ABS, detección de velocidad rotacional. 2.2 ACTUADORES Los actuadores electromagnéticos convierten señales eléctricas en movimiento mecánico, permitiendo controlar mecanismos de forma precisa y remota. Operan mediante la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas, generando fuerza o desplazamiento. Se utilizan en una amplia variedad de dispositivos como válvulas, relés, servomotores y sistemas automatizados. 2.2.1 SOLENOIDE DE NÚCLEO MÓVIL Un solenoide convierte energía eléctrica en movimiento lineal a través de un campo magnético que desplaza un émbolo. 8 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO Aplicaciones: válvulas electromagnéticas, interruptores automáticos, sistemas de bloqueo. 2.2.2 RELÉ Un relé es un interruptor controlado magnéticamente que permite abrir o cerrar un circuito eléctrico mediante una señal de bajo voltaje. Aplicaciones: sistemas de control industrial, automatización, protección de circuitos. 2.2.3 SERVOMOTOR Es un actuador rotativo controlado por señales eléctricas que permite un control preciso de la posición angular. Aplicaciones: robótica, sistemas de control de posición, impresoras 3D. 2.2.1 MOTOR PASO A PASO Este motor se mueve en pasos discretos y permite un control exacto del ángulo de rotación sin necesidad de sensores de retroalimentación. Aplicaciones: CNC, impresoras, sistemas de posicionamiento. 3.- FUNDAMENTOS DE ONDAS Las ondas son fenómenos físicos mediante los cuales se transmite energía a través del espacio o un medio sin que exista transporte de materia. Pueden ser mecánicas o electromagnéticas, y su estudio es clave para entender la propagación de señales en sistemas eléctricos y electrónicos. Comprender sus características permite optimizar el diseño de antenas, sensores y dispositivos de comunicación. 3.1 TIPOS DE ONDAS Las ondas pueden clasificarse según distintos criterios: 9 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO Mecánicas: necesitan un medio material para propagarse (sonido, ondas en agua). Electromagnéticas: no requieren medio material (luz, ondas de radio). Transversales: la dirección de propagación es perpendicular a la vibración (luz). Longitudinales: la dirección de propagación coincide con la vibración (sonido). 3.2 PARÁMETROS DE ONDAS Los parámetros de una onda describen sus propiedades fundamentales y determinan cómo se comporta durante su propagación. Entre ellos destacan la amplitud, que representa la energía de la onda; la frecuencia, que indica cuántos ciclos ocurren por segundo; y el periodo, que es el tiempo que tarda en completarse un ciclo. Otro parámetro clave es la longitud de onda, que corresponde a la distancia entre dos puntos equivalentes consecutivos, como dos crestas o dos valles. 3.2.1 AMPLITUD Es la máxima altura que alcanza la onda respecto a su posición de equilibrio. Se relaciona con la energía transportada. 3.2.2 FRECUENCIA Es el número de ciclos u oscilaciones que ocurren por segundo. Se mide en hertz (Hz). 3.2.3 PERIODO Es el tiempo que tarda una onda en completar un ciclo. Se relaciona con la frecuencia por: 10 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 3.2.4 LONGITUD DE ONDA Es la distancia entre dos puntos equivalentes de una onda (dos crestas, por ejemplo). Se representa con λ. 3.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS La propagación de ondas es el proceso mediante el cual la perturbación generada en una fuente se transmite a través del espacio o de un medio material. Esta propagación puede producirse en una o más dimensiones, dependiendo del tipo de onda y del entorno. Factores como la naturaleza del medio, la frecuencia de la onda y la presencia de obstáculos afectan su velocidad y comportamiento, lo que resulta clave en aplicaciones como la transmisión de señales, el diseño de sistemas de comunicación y el análisis de fenómenos físicos. 3.3.1 CONCEPTO DE PROPAGACIÓN Es el proceso mediante el cual la energía se transmite de un punto a otro mediante una perturbación. 3.3.1 ONDAS EN DOS DIMENSIONES Se propagan en un plano, como las ondas generadas en la superficie del agua. 3.3.1 ONDAS EN EL ESPACIO Las ondas tridimensionales se propagan en todas las direcciones desde una fuente, como ocurre con el sonido o la luz. 11 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 4.- ONDAS Y ELECTROMAGNETISMO Las ondas electromagnéticas son una forma particular de propagación de energía que no requiere un medio material para desplazarse, y se componen de campos eléctricos y magnéticos que oscilan en planos perpendiculares. Su estudio permite entender fenómenos como la transmisión inalámbrica de datos, la emisión de luz y el comportamiento de radiaciones como los rayos X o las microondas. El conocimiento del espectro electromagnético y de las características de estas ondas es esencial en campos como la electrónica, las telecomunicaciones, la medicina y la ingeniería. 4.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Las ondas electromagnéticas son transversales, viajan a la velocidad de la luz y están formadas por un campo eléctrico y uno magnético que oscilan en planos perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación. Características principales: No requieren medio material. Se propagan en el vacío a m/s. Son generadas por cargas aceleradas. 4.2 PROPIEDADES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Reflexión: cambio de dirección al rebotar sobre una superficie. Refracción: cambio de velocidad y dirección al pasar de un medio a otro. Difracción: curvatura de la onda al rodear obstáculos. Interferencia: combinación de ondas que puede reforzar o cancelar la señal. 12 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO 4.3 CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN La propagación de ondas electromagnéticas puede verse afectada por el medio, la frecuencia y la presencia de obstáculos. En medios materiales, su velocidad se reduce dependiendo de la permitividad y permeabilidad del medio. Ejemplo técnico: En cables coaxiales, la señal viaja más lento que en el vacío debido a la permitividad del dieléctrico. 4.4 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO El espectro electromagnético incluye todas las frecuencias posibles de las ondas electromagnéticas, desde las de baja frecuencia (ondas de radio) hasta las de alta frecuencia (rayos gamma). Zonas del espectro: Ondas de radio Microondas Infrarrojo Luz visible Ultravioleta Rayos X Rayos gamma Aplicaciones: comunicaciones, medicina, telecomunicaciones, industria, astronomía. 13 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO CIERRE Las ondas electromagnéticas son una forma particular de propagación de energía que no requiere un medio material para desplazarse, y se componen de campos eléctricos y magnéticos que oscilan en planos perpendiculares. Su estudio permite entender fenómenos como la transmisión inalámbrica de datos, la emisión de luz y el comportamiento de radiaciones como los rayos X o las microondas. El conocimiento del espectro electromagnético y de las características de estas ondas es esencial en campos como la electrónica, las telecomunicaciones, la medicina y la ingeniería. El estudio de las ondas y su vínculo con el electromagnetismo ofrece una base sólida para el desarrollo de tecnologías innovadoras y eficientes. Desde sistemas de comunicación hasta sensores avanzados y aplicaciones médicas, el dominio de estos conceptos permite a los profesionales comprender y aplicar soluciones en contextos tecnológicos diversos. Además, comprender cómo se propagan las ondas electromagnéticas, cómo interactúan con distintos medios y cómo se manipulan mediante dispositivos específicos es crucial para diseñar e implementar soluciones que respondan a las necesidades actuales de conectividad, automatización y control. En conclusión, este recorrido por las propiedades de las ondas, su propagación y su relación con el electromagnetismo te entrega herramientas fundamentales para enfrentar desafíos técnicos en ingeniería eléctrica, electrónica y áreas afines. Aprovecha estos conocimientos para seguir explorando e innovando en un campo dinámico y en constante evolución. 14 | ELECTROMAGNETISMO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO BIBLIOGRAFÍA Floyd, Thomas L. (2016). Fundamentos de sistemas digitales. Editorial Pearson Educación. https://elibro.net/es/lc/ipchile/titulos/108496 Lara-Barragán Gómez, Antonio,. (2015). Introducción al electromagnetismo : un enfoque constructivista basado en competencias. EditoriGrupo Editorial Patria. https://elibro.net/ereader/ipchile/39451 Otero Roth, Pablo. (2015). Fundamentos de propagación de ondas. Editorial Servicio de Publicaciones y Divulgación Científica de la Universidad de Málaga. https://elibro.net/es/ereader/ipchile/60686 Vega Pérez Jaime, Vega Pérez Saúl (2014). Electromagnetismo. Editorial Larousse – Grupo Editorial Patria. https://elibro.net/ereader/ipchile/39439 15 | ELECTROMAGNETISMO NOMBRE DE MÓDULO.

[Audio] M2- ELECTROMAGNETISMO FIN DE MÓDULO 16 | ELECTROMAGNETISMO.