TRABAJO COLABORATIVO NRO 2ELECTROMAGNETISMOPOR : GERMAN ANDRES CLAVIJO

Tutor:

FUAN EVANGELISTA GOMEZ RENDON

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

Abril de 2014

EXPERIMENTO A. CAMPO MAGNTICO ALREDEDOR DE UN ALAMBRE RECTO Y LARGO.Procedimiento:1. Coloque el cartn en el borde de una mesa de laboratorio. Atraviselo con el cable de manera que pase perpendicularmente por un agujero en el centro del cartn, como muestra la figura. Ponga el soporte de tal forma que el alambre pueda enrollarse en las pinzas y baje por el soporte hasta el ampermetro, despus conctelo a la terminal positiva de la fuente de poder. La parte del alambre que se encuentra debajo del cartn debe continuar verticalmente por lo menos 10cm (0.1m) antes de prolongarse por la mesa hasta la terminal negativa de la fuente de poder. Verifique la polaridad apropiada de la fuente de poder y del ampermetro cuando conecte los alambres.

Se realiza lo indicado al punto 1, con una tensin de 12 VDC, se anexa una resistencia de 10 5 W, para proteccin de la fuente, cuando realizamos carga al circuito, nos arroja una intensidad de 280 mA.

2. Active la fuente de poder y genere una corriente de 200mA (0.2A). Coloque la brjula al lado del alambre. Debe tenerse mucho cuidado con esta experiencia puesto que el alambre puede recalentarse si se deja la corriente circulando por mucho rato. Desplace la brjula lentamente alrededor del alambre para trazar el campo magntico. Registre sus observaciones y haga un dibujo del campo magntico generado alrededor del alambre.

El movimiento de la brjula con el cable, se percibi muy ligeramente al inducir una corriente de 280 mA 12 VDC.

3. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la corriente circule en direccin opuesta. Accione la fuente de poder y dibuje ahora la direccin del campo magntico alrededor del alambre, empleando la brjula. Registra tus observaciones y has un dibujo del campo magntico alrededor del alambre.Al desplazar la brjula, la aguja de la brjula se mueve levemente hacia la derecha. Al invertir las puntas, la aguja de la brjula se mueve hacia la izquierda.

EXPERIMENTO B. INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNTICO.1. Coloque sobre el cartn atravesado por el alambre un pedazo de papel que tenga una abertura y un agujero. Distribuya aleatoriamente algunas limaduras de hierro sobre el papel y alrededor del alambre y active la fuente de poder para que genere una corriente elctrica de 150 mA (miliamperios).

2. Golpear suavemente el papel varias veces e interrumpa la corriente. Describa en lenguaje sencillo lo que est observando.

Con las limaduras y el mismo cable, se generan golpes suaves al cartn para ayudar a que el pequeo campo magntico, acomode las limaduras y se puedan ver las lneas de campo.

4. Golpear ahora el papel con la intencin formativa de desarreglar las limaduras. Active la fuente y genere 100 mA. Golpear el papel y anote observaciones.

Al cambiar los parmetros reduciendo la corriente genera menor campo elctrico y se percibe de misma forma el campo magntico pero no tan grande como el formado anteriormente

EXPERIMENTO C. EL CAMPO MAGNTICO GENERADO POR UNA BOBINA.

1. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar cortos elctricos entre espiras) y enrllelo cuidadosamente alrededor de un ncleo (un pedazo de varilla de hierro o de acero) y pele intencionalmente las puntas del dispositivo (acabas de realizar una bobina conocida como un solenoide)

2. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de poder. Genere una corriente de 100mA (se puede colocar una resistencia de proteccin entre la fuente y la bobina para evitar calentamientos o cortos elctricos).

3. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados aleatoriamente y analice cuntos son capturados por el dispositivo. Apaga la fuente y anota tus observaciones. Actvale nuevamente y describe lo que percibes; ests experimentando con un electroimn (consulta sobre este trmino).

Al conectar tensin a la bobina, el ncleo de la misma se transforma en un imn (electroimn) y al acercarlo a los clips, alcanza a atraer un solo clip.

4. Quita intencionalmente el ncleo (la barrita donde enrollaste el alambre) y repite la experiencia anterior. Trata de sacar interesantes conclusiones.

Al retirar el ncleo del electroimn, el campo electromagntico pierde su capacidad magntica, es decir, la fuerza.5. Trata de determine la polaridad del electroimn generando una corriente en la fuente de poder y pasando una brjula varias veces por la bobina.

Utilizando el polo positivo del electroimn, observamos que atrae el polo negativo de la brjula; al invertir la polaridad en la conexin del electroimn, atrae el polo positivo de la aguja.

ANLISIS

1. Qu relacin encuentras entre la corriente que transporta un conductor y el campo magntico que se genera a su alrededor?

Directamente proporcionales, ya que el sentido de la corriente determina el sentido en que se genera el campo magntico.2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y aplicarla y realizar el diagrama de los parmetros involucrados en el estudio de la corriente elctrica que pasa por un alambre recto para generar un campo magntico.

La regla de la mano derecha es un mtodo para determinar direcciones vectoriales y tiene como base los planos cartesianos.3. Qu efecto magntico tiene el cambiar la intensidad de la corriente elctrica que pasa por un conductor elctrico?

Al cambiar la corriente elctrica, cambia de igual forma el campo magntico, es decir, son directamente proporcionales.4. Qu factores determinan la capacidad de un electroimn? Qu tan determinante es la naturaleza de su ncleo?

Tiene que ser un conductor elctrico, el ncleo debe ser de tal material, el calibre del alambre y la cantidad de espiras en el electroimn.

5. Los imanes de barra son muy conocidos y fciles de adquirir comercialmente. Encuentre relaciones y diferencias entre un electroimn y un imn de barra.

El electroimn y el imn de barra poseen los dos polos, los cuales generan las lneas de campo.

En el electroimn, al disminuir su longitud y nmero de espiras, pierde capacidad electromagntica, en cambio en el imn de barra, no pierde sus propiedades al cortarlo debido a el material en que est hecho.6. Analizar la forma y la intensidad de los campos magnticos generados por dos solenoides uno con ncleo de aire y otro con ncleo de material ferro magntico, cuando sus terminales se conectan a una fuente de poder.

7. Cuando un conductor elctrico se sumerge en un campo magntico se genera sobre l una fuerza magntica; consultar efectos y propiedades. Simultneamente se presenta un torque (torca) sobre el alambre, consultar efectos, propiedades y aplicaciones cotidianas de este fenmeno.

La fuerza magntica es la parte de la fuerza electromagntica total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribucin de cargas en movimiento. Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magntica entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscpicamente dan lugar a lneas de campo magntico cerradas que salen del material y vuelven a entrar en l. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

Propiedades de la fuerza magntica

La fuerza magntica es proporcional a la carga q y la velocidad v de la partcula. La magnitud y la direccin de la fuerza magntica depende de la velocidad de la partcula, de la magnitud y de la direccin del campo magntico. Cuando una partcula se mueve en direccin paralela al vector campo magntico, la fuerza magntica F sobre la carga es cero. Cuando la velocidad hace un ngulo con el campo magntico, la fuerza magntica acta en una direccin perpendicular tanto a v como a B; es decir, F es perpendicular al plano formado por v y B. La fuerza magntica sobre una carga positiva tiene sentido opuesto a la fuerza que acta sobre una carga negativa que se mueva en la misma direccin Si el vector velocidad hace un ngulo con el campo magntico, la magnitud de la fuerza magntica es proporcional a sen.

TORQUE

El concepto de torque (T) o momento mecnico de fuerza se aplica sobre una espira inmersa en un campo magntico es la base para la comprensin del comportamiento de partculas cargadas orbitantes, motores y generadores elctricos.

El torque se expresa como el producto vectorial entre la fuerza F y el brazo del momento r, aplicados a una espira, con lo cual:

T = r X F [N * m]

La propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud fsica que llamamos torque, esto sucede cuando se aplica una fuerza en algn punto de un cuerpo rgido, en donde el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotacin en torno a algn eje.

Propiedades del torque

El torque de una fuerza sobre un cuerpo se mide en N m (Newton-metro), tal como se observa de su definicin. Como se observa de su definicin, una fuerza produce un torque ms grande (y, por lo tanto, producira una rotacin ms rpida) cuanto ms lejos del eje de rotacin sea aplicada. Por esta razn, por ejemplo, las manillas de las puertas se instalan usualmente cerca del borde ms alejado al eje de rotacin. Una fuerza aplicada sobre el eje de rotacin produce un torque nulo (no induce rotacin). Generalmente se considera positivo un torque que tendera a hacer rotar al cuerpo en sentido anti horario, y negativo al que producira rotacin en sentido horario.

Aplicaciones cotidianas del torque

Las aplicaciones cotidianas que dara del torque son la apertura y/o cierre del robinete o volante de una canilla (grifo), cualquier puerta que tenga bisagra o goznes, al abrirla requiere un momento que estamos aplicando al girarla desde la manija.

Cuando vas en el auto, el giro del motor se logra venciendo rozamientos, por lo que al girar aplica un momento o torque que se transmite a las ruedas al moverlo. Si en tu trabajo o por hobbies ajustas tuercas, tornillos, cualquier tipo de palanca que apliques hasta para subir el volumen de un aparato electrnico si lo haces por un tradicional potencimetro de accionamiento manual, en todos estos casos ests aplicando un torque o momento mecnico de fuerza.

Bsicamente la explicacin anterior va ligada al principio de (motores elctricos y generador elctrico) CONCLUSIONES

El aire no es un buen conductor del flujo magntico. Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las habilidades y destrezas exigidas en el curso, cumplindose que las fuerzas magnticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magntica entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscpicamente dan lugar a lneas de campo magntico cerradas que salen del material y vuelven a entrar en l.

Es importante tener presente los factores que determinan la capacidad de un electroimn, siendo estos la cantidad de espiras del alambre, el material del ncleo y calibre del alambre, para no tener complicaciones a la hora de desarrollar un circuito magneto motriz.