UNTELS
Lima, Perú – Abril 2024
Presenta:
Mg. Ing. Romel Á. Cárdenas Javier
1Escuela Profesional Mecánica Eléctrica – Máquinas Eléctricas I
Curso:
MÁQUINAS ELÉCTRICAS I
MAGNITUDES, SISTEMAS DE UNIDADES Y
MATERIALES MAGNÉTICOS
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Introducción a las Máquinas Eléctricas I: Magnitudes y Materiales, Resúmenes de Máquinas Eléctricas
Una introducción al curso de máquinas eléctricas i, cubriendo conceptos fundamentales como el sistema internacional de unidades (si), las unidades básicas y derivadas, y los materiales magnéticos. Se explora la historia de las unidades de medida, desde el codo hasta el metro, y se detallan las definiciones actuales de las unidades básicas del si. Además, se abordan los materiales magnéticos, incluyendo diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo, con ejemplos de cada tipo.
Tipo: Resúmenes
2023/2024
1 / 17
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Lima, Perú – Abril 2024 Presenta: Mg. Ing. Romel Á. Cárdenas Javier Curso: MÁQUINAS ELÉCTRICAS I
MAGNITUDES, SISTEMAS DE UNIDADES Y
MATERIALES MAGNÉTICOS
Introducción
El Sistema Internacional de Unidades
El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el sistema de unidades que se utiliza en la mayoría de los países del mundo, y es el sistema de unidades legal en España y en la Unión Europea. Fue establecido en 1960 por la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas, y se basa en siete unidades básicas: metro (m) para la longitud, kilogramo (kg) para la masa, segundo (s) para el tiempo, amperio (A) para la corriente eléctrica, kelvin (K) para la temperatura, mol (mol) para la cantidad de sustancia, y candela (cd) para la intensidad luminosa.
Introducción
Masa (kilogramo [kg])
La primera unidad de medida de masa utilizada por el ser humano fue el grano (Egipcio). Con el imperio romano una unidad más común fue la libra, este se relacionó al peso de las monedas, la astronomía y la justicia. En 1979, Antoine Lavoisier propuso sustituir a una unidad de peso, el “grave” (gravedad), dividido en 1000 gramos. En 2018, el kilogramo se definió como el valor numérico fijo de la constante de Planck, h, que es 6,626 070 15 × 10−34 expresado en J·s (julios por segundo), unidad igual a kg·m²·/s, donde el metro y el segundo se definen en función de la velocidad de la luz y la duración del segundo atómico, respectivamente.
- Pesas asirias de leones del siglo VIII A.C. (Turquia)
- Libro de los Muertos escena del pesado del corazón contra la pluma de la verdad (Egipto).
- Esfera de silicio hecho con Si28-23PrH (NIST, USA)
- La balanza de Watt NIST-4 (Maryland, USA)
Introducción
Tiempo (segundos [s])
La primera unidad de medida del tiempo utilizada por el ser humano fue el día, que se basaba en la rotación de la Tierra sobre su eje. En 1956, se adoptó la definición actual del segundo, que se basa en la duración de una vibración (frecuencia de la radiación emitida) de un átomo en reposo de cesio-133. Actualmente, el segundo es la unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se define como Δ ν Cs que es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (^133 Cs), a una temperatura de 0 K.
- Clepsidra egipcia.
- Gnomón, reloj solar Romano
- Intihuatana, reloj solar Inca
- Cavidad de microondas (de cobre) del Reloj Atómico de Cesio del NIST, este emite radiación a la frecuencia que define el segundo.
Introducción
Temperatura (kelvin [K])
La primera unidad para medir la temperatura fue el grado Celsius, propuesto por Anders Celsius en 1742. Esta unidad se define escogiendo el punto de congelación del agua a 0º y el punto de ebullición del agua a 100º a cero msnm. Posteriormete se genero la escala Kelvin se basa en la temperatura termodinámica del punto triple del agua, que se define exactamente como 273,16 Kelvin. Se define al fijar el valor numérico de la constante de Boltzmann, kB, en 1,380 649 × 10-23, cuando se expresa en la unidad J·K-1, igual a kg·m^2 ·s-2·K-1, donde el kilogramo, el metro y el segundo se definen en función de h, c y Δ ν Cs. La constante de Boltzmann, kB, se puede determinar utilizando un resonador acústico.
- Punto triple del agua.
- Primeros termómetros
- NIST resonador acústico de mayor exactitud.
Introducción
Intensidad luminosa (candela [cd])
La luz es una onda electromagnética capaz de ser percibida por el ojo humano, y su frecuencia determina su color. Para medir la luz, se basan en tres aspectos concretos y en la distancia del conjunto de rayos luminosos de un mismo origen. La unidad básica que mide la intensidad luminosa es la candela (cd), que equivale a 1 lúmen por estereorradián (lm/sr). La candela (cd) se define tomando el valor numérico fijo de la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 Hz, Kcd , como 683 cuando se expresa en la unidad lm W−1, que es igual a cd sr W− 1, o cd sr kg− m−2^ s^3 , donde el kilogramo, el metro y el segundo se definen en términos de h, c y Δ ν Cs.
- Espectro de color.
- Este artefacto es una lámpara incandescente de gas de 500 vatios y se utilizó como estándar de intensidad luminosa en la década de 1970.
Introducción
Instituciones que cautelan las magnitudes
Se tienen muchas instituciones a nivel mundial cuya función es preservar la exactitud y precisión de las magnitudes presentadas. España Alemania Brasil
Perú Argentina
Introducción
Unidades derivadas
Desde las magnitudes básicas podemos obtener las unidades derivadas.
Materiales magnéticos
Materiales magnéticos
Como ya se conoce de un curso básico de electromagnetismo, las propiedades
magnéticas macroscópicas de un material lineal, homogéneo e isótropo se definen en
función del valor de la susceptibilidad magnética Xm.
Materiales magnéticos
Diamagnetismo
El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que repelen los campos
magnéticos, lo que es opuesto al ferromagnetismo. Todos los materiales tienen cierto
nivel de diamagnetismo, pero solo es visible en los materiales que no tienen otras
propiedades magnéticas, como el paramagnetismo o el ferromagnetismo, que son de
mayor intensidad y ocultan el efecto diamagnético. Algunos ejemplos de materiales
diamagnéticos son:
- Agua
- Bismuto
- Plata
- Plomo
- Helio
- Cobre
- Hidrógeno
- Gases nobles
- Cloruro de sodio
- Silicio
- Germanio
- Grafito
- Bronce
- Madera
- Amoníaco
- Azufre
- Moléculas
orgánicas
- Oro
- Superconductores
Materiales magnéticos
Ferromagnetismo
Los materiales ferromagnéticos son aquellos que, una vez magnetizados, mantienen su
magnetismo incluso después de que se retira el campo magnético que los magnetizó
originalmente. Esto se debe a la existencia de dominios magnéticos, que son regiones
donde los momentos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección.
Los materiales ferromagnéticos más comunes son:
- (^) Hierro • (^) Níquel • (^) Cobalto
Los materiales ferromagnéticos se caracterizan por una gran permeabilidad magnética
y una alta inducción magnética, lo que les permite concentrar fácilmente líneas de
campo magnético y acumular una densidad de flujo magnético elevado.
Lima, Perú – Abril 2024 Presenta: Mg. Ing. Romel Á. Cárdenas Javier Curso: MÁQUINAS ELÉCTRICAS I