Laboratorio 3 Electromagnetismo

VICERRECTORÍA VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ELECTROMAGNETISMO

LABORATORIO III

DIEGO ANDRES CANDELA GALARZA C.C 10297194

Presentado a: HAROLD FERNANDEZ

Popayán, Cauca, Colombia Mayo de 2013

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Introducción

Los diferentes descubrimientos de cargas eléctricas su interacción con los imanes y los campos magnéticos han contribuido para el desarrollo de la producción de la corriente eléctrica. De este modo debido a sus miles de aplicaciones que han surgido posteriormente hemos querido comprobar dichas hipótesis mediante el desarrollo del laboratorio La finalidad del trabajo es dar conocer la importancia que tiene la inducción electromagnética la interacción e implementación con componentes pasivos como resistencias, bobinas y condensadores.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

“INDUCCIÒN ELECTROMAGNÈTICA” OBJETIVO. 

Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo, conocer y socializar, cómo generar corriente eléctrica usando un imán.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR 

Comprender y socializar el concepto de inducción electromagnética. Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para experimentar sin tener que realizar grandes inversiones económicas. Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales.

CONCEPTOS BÀSICOS. Por la época de 1831, el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad) percibió que, cuando un conductor eléctrico se desplaza en un campo magnético, se genera o se induce en el sistema una corriente eléctrica. En las motos por ejemplo, la volante es un imán y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas; cuando el motociclista prende su móvil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas una corriente que sirve, por ejemplo, para prender la farola (gratis, no necesita batería para ello). Después de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un máximo valor. Este fenómeno de generación de corriente eléctrica se denomina “inducción electromagnética” y la corriente generada se conoce como “inducida”. Esta experiencia fue enriquecida significativament e con los aportes de Henry y de Lenz, quienes desde lugares muy lejanos entre sí, contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la “ley de inducción electromagnética de Henry-Faraday” y que gobierna el mundo de la inducción. La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético; no importa cuál de los dos se mueva. Las centrales hidroeléctricas generan electricidad usando este interesante fenómeno. La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen poderosos imanes. Esta energía eléctrica es transportada por cables a través de las montañas y es conducida a las ciudades donde es utilizada según la necesidad específica; residencias, empresas, industrias. Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

En el experimento a realizar se dispone de un imán y de un conductor eléctrico y será el movimiento r elativo entre los dos el que genera una “corriente inducida”. MATERIALES Bobina con núcleo de aire y 50 espiras. Bobina con núcleo de aire y de 100 espiras. Dos imanes de barra Cables, conectores Galvanómetro con cero en el centro Bobina de una sola espira      

PROCEDIMIENTO 1. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro, como se ilustra en la figura. Introduzca uno de los imanes de barra a través de la bobina y comienza a generar con su mano y en el interior una movimiento armónico simple. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones.

3. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones. 4. Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imán de barra y si percibe cambios anote con cuidado sus observaciones. 5. Si el diámetro del núcleo se lo permite (en caso contrario rediseñe sus bobinas) una los dos imanes de barra (para generar un imán más fuerte) e introduzca el sistema a la bobina de 100 espiras. Observe el movimiento de la aguja del galvanómetro; ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

con cuidado el movimiento de la aguja del galvanómetro. Anote una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso.  ANÀLISIS 1. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja cuando el imán se introduce en la bobina de una espira:

Desafortunadamente en la práctica el laboratorio no contaba con un galvanómetro, pero utilizamos un multimetro analógico en la escala de milivoltios Ac. De este modo al desplazar el imán dentro de la bobina con una espira no se noto nada en el Multímetro analógico. Aunque al suponer que contamos con el galvanómetro se hubiera observar la fluctuación de la aguja en un sentido indicándonos la presencia de una corriente muy pequeña la mover el imán dentro de la espira. 2. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado en la aguja del galvanómetro cuando el imán se introduce en cada una de las bobinas de 50 y 100 espiras.

Se procede a construir una bobina de 50 y 100 espiras con alambre de bobinar. Siguiendo con el procedimiento se procede a mover el imán dentro de la bobina y se observa que el multimetro analógico intenta mover la aguja muy levemente hacia un sentido y regresa a su posición de origen. Se puede concluir de esta experiencia que al aumentar el número de espiras se incrementa la inductancia de Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

la bobina, de este modo al mover el imán dentro de la bobina el campo magnético tiene más sección de conductor que cortar por ende se induce una corriente mayor que la inducida por una sola espira. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades:

Si aumentamos la velocidad o el movimiento armónico con el imán observamos que la aguja intenta mantenerse en una posición determinada pero si bajamos la oscilación del movimiento, se observa que la aguja de nuestro multímetro comienza a fluctuar y no se mantiene estable. El sentido del movimiento de la aguja lo determina la polaridad del imán al ingresar dentro de la bobina. De este modo cabe resaltar que la práctica no se realizo con el galvanómetro si con un multimetro digital en la escala de voltaje alterno en la escala de milivoltios. 1. Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes; sacar conclusiones de los registros conservados y proponer explicaciones razonables. Como la corriente eléctrica se produce al mover un conductor dentro de un campo magnético, así como por medio del movimiento armónico simple realizado con el imán en cada una de las bobinas se induce una pequeña corriente eléctrica. En este caso el movimiento armónico se realiza con la bobina manteniendo en posición de reposo los imanes. De la misma manera se induce la misma corriente eléctrica inducida en la práctica anterior. Cabe resaltar que entre más rápido sea el movimiento ya sea con los imanes o la bobina se puede concluir que se induce más corriente eléctrica. Como lo comentaba el tutor al comienzo de la guía, este principio lo utilizan las Hidroeléctricas para generar la corriente eléctrica, utilizando la energía potencial del agua que mueven grandes turbinas pelton. Que a su vez están ligados ejes que en sus extremos pueden tener imanes permanentes o bobinas con Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

excitatrices exteriores las cuales generan grandes campos magnéticos que son cortados por los inducidos del estator. De ese modo para aumentar la generación manipulan los á la vez permitiendo que ingrese más agua a la tobera, aumentado la velocidad de la turbina. De este modo entre más velocidad se le aplique a la turbina mas generación se obtiene. De este modo se comprobó en la práctica 2. Tratar de buscar, consultar o sugerir una explicación al fenómeno siguiente: “la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección cuando el imán se introduce en la bobina y en la dirección opuesta cuando el imán se saca”.  Al introducir el imán con polaridad definida por ejemplo que la punta que ingresa a la bobina sea el norte, de este modo el conductor corta el campo magnético en un sentido por lo que la aguja del galvanómetro se mueve por ejemplo hacia la derecha y al sacar el imán de la bobina ya no es el polo norte si no el polo sur que cuyo campo magnético es cortado por la sección de conductor de la bobina. De este modo se invierte la polaridad en la corriente inducida haciendo que la aguja del galvanómetro invierta el sentido en nuestro caso se mueve hacia la izquierda. Cabe resaltar que esta es una hipótesis que se llego puesto que el laboratorio es realizado con un multimetro análogo. 3. Encuentre los factores que afectan directamente la “F.E.M” (fuerza electromotriz) generada en un sistema de inducción y explique la influencia 

Si un conductor se mueve paralelamente a un campo magnético, en otras palabras se mueve de forma paralela a la orientación de las líneas de fuerza dentro del campo magnético, no hay producción de Fem. De este modo para que haya fem el conductor se debe mover de forma perpendicular para poder cortar las líneas de fuerza del campo magnético.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

La magnitud de una fem inducida es directamente proporcional a la rapidez del movimiento relativo del conductor y el flujo magnético, a la densidad del flujo y al número de vueltas del conductor vinculado al flujo. De este modo fem inducida depende de: 1. La rapidez con que cambia el flujo magnético vinculado. 2. Del numero de vueltas del conductor vinculado al flujo magnético En sistemas de inducción se puede concluir que entre más potente sea el imán, posee mayor campo magnético. De este modo el conductor tiene mayor líneas de fuerza que cortar por lo consiguiente puede inducir mayor corriente eléctrica. Asi pues se define que la magnitud de del campo magnético es un factor que afecta directamente la fem Otro factor que afecta la fem es el movimiento entre el campo magnético y el conductor al igual el número de espiras o de vueltas que posee la bobina relacionado al flujo magnético. 4. Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al máximo su talento y sus consultas y con la inversión mínima (aprovechar cuantos elementos estén a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con laca, varilla, aislantes. Estudie su comportamiento y explique cómo funciona el principio de inducción electromagnética. Se construye un transformador con los materiales que se tienen a la mano. De este modo utiliza los siguientes materiales: Alambre esmaltado   Varilla Cartón

  

Se toma el cartón y se recubre una parte de la varilla, posteriormente se enrolla aproximadamente 100 vueltas sobre la varilla y encima del cartón colocado el cual lo llamaremos bobinado primario. Posteriormente colocamos otro cartón para separar y enrollamos 20 vueltas de alambre esmaltado denominado bobinado secundario de este modo se construye un transformador elevador. Si hacemos lo contrario primero colocamos el devanado de 20 espiras y lo denominamos como primario y encima colocamos el devanado de 100 espiras separado con el cartón lo denominados bobinado secundario hemos construido un transformador elevador

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Si se observa el comportamiento del transformador reductor, el primario tiene más espiras que el secundario en transformadores de gran potencia el devanado de mayor voltaje se encuentra más cercano al núcleo. De este modo al aplicarle un voltaje alterno al devanado primario se induce un campo magnético cambiante en el tiempo que se extiende sobre el núcleo en nuestro caso la varilla. Al variar el campo magnético las líneas de fuerza cortan perpendicularmente a la bobina del secundario induciendo una fem que es que es proporcional al número de espiras del secundario en este caso el voltaje de salida es menor al voltaje de entrada. El transformador elevador sucede lo contrario el primario se le aplica un voltaje y al secundario por la fem inducida saca un voltaje mayor. Es nuestro caso del transformador reductor realizado el cartón cumple se comporta como aislante entre el núcleo que es la varilla y los dos devanados primario y el secundario.

EL CAPACITOR Objetivo Investigar la relación entre el flujo de carga eléctrica y el tiempo que tarda en almacenarse energía eléctrica en forma de campo en una región adecuada, un capacitor. Objetivos específicos Realizar una gráfica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el condensador. Investigar analítica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un condensador. 



Materiales Un capacitor de 1000uf, resistencia de 10kO, resistencia de 27kO, voltímetro, fuente de voltaje, amperímetro CD y un cronómetro. Marco conceptual El capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Una forma antigua de un capacitor es el recipiente de Leyden,. Los capacitores están integrados por dos Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

placas conductoras separadas por aire u otro material aislante, conocido como dieléctrico. La capacitancia, o capacidad de un capacitor, depende de la naturaleza del material dieléctrico, el área de las placas y la distancia entre ellas.

La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor, una batería, una resistencia, un voltímetro y un amperímetro, que no se muestra y que se conecta en serie para medir la intensidad de corriente. La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de corriente eléctrica. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperes; 1 coulomb/segundo = 1 ampere. Cuando el interruptor está abierto, como muestra la figura uno, no fluye corriente eléctrica de la batería. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor, pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del capacitor es de material aislante. A medida que la carga se acumula en el capacitor, aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. En este punto, el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. La capacitancia, C, se  encuentra por medio de la siguiente relación    C, donde C es la capacitancia en faradios, q es la carga en coulombios y V es la diferencia de potencial en volts. En este experimento, usted empleará un capacitor y medirá la intensidad de corriente que fluye hacia él en un periodo. Luego determinará la capacitancia del capacitor. Informe 1. Arregle el circuito como muestra la figura uno. El amperímetro, el capacitor y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Vea las marcas + y - en los componentes del circuito. La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería. Si las conexiones se invierten, el capacitor puede Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

dañarse. Las resistencias no tienen extremo + o +. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor. 2. Con un compañero de práctica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores de corriente, encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas. En el instante que se enciende la fuente, circulará una gran corriente. Tome lectura de la corriente cada cinco segundos, el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente, hasta que sea demasiado pequeña para medirla. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. Registre las lecturas en la tabla 2. 3. apague la fuente de poder. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo. 4. Reemplace la resistencia de 27kΩ por la resistencia de 10kΩ 5. Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de 10kΩ. Registre las lecturas en la tabla 6. Después de que se han tomado todas las lecturas, desmantele el circuito.  Asegúrese de desconectar todos los cables de la fuente de poder  Tabla 1

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Tabla 2

1. describa con sus palabras ¿Por qué la corriente inició en un valor máximo y descendió hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando? Inicialmente el condensador estaba descargado de este modo en sus terminales había cero voltios, inmediatamente se enciende la fuente el condensador tiene voltaje en sus terminales y fluye la corriente máxima del circuito en este caso la corriente que proporciona la resistencia de 27k. El voltaje es entre los terminales del capacitor comienza a incrementarse debido a que el condensador empieza a cargarse de este modo si el voltaje aumenta la corriente disminuye hasta llegar a un mínimo valor, cuando el condensador alcanza su máxima carga, en este momento, circula una pequeña corriente de fuga a través de las placas del Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

capacitor la cual se puede despreciar y decir que es aproximadamente igual a cero. La rapidez con que el condensador alcanza su máxima carga y mínima corriente lo determina la resistencia que se encuentra en serie con el capacitor, en la práctica se observo que a menor valor de resistencia mayor será la corriente que circula por el circuito y más rápido se carga el condensador. Se observo que una vez apagada la fuente el condensador quedo cargado al valor un valor por ejemplo en el circuito con la resistencia de 27kO registraba un valor de 4.87 voltios entre sus terminales, para el circuito de la resistencia de 10kO registraba un valor de 5.09 voltios, de esta forma al desconectar la fuente se observo que el condensador comienza a descargarse lentamente a través de la resistencia hasta llegar a cero. 2. Analice los datos obtenidos con las dos resistencias. Explique la función de la resistencia en el circuito. Se puede concluir que a menor valor de resistencia aumenta la corriente del circuito, de este modo, el condensador se puede cargar con mayor rapidez a un voltaje mayor. Por consiguiente el tiempo de carga del condensador depende de la corriente del circuito y en nuestro caso la corriente la proporciona la resistencia conectada en serie con el capacitor.

3. Empleando los datos de la tabla 2, dibuje dos gráficas para la corriente eléctrica como una función del tiempo. Trace una curva continua. Como los datos obtenidos están en el orden microamperios se hace las graficas con el tiempo en segundos y la corriente en microamperios para poder detallar mejor las graficas

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Grafico con la resistencia de 27kΩ

Grafico con la resistencia de 10kΩ

Encuentre el área entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada en el capacitor, tiempo en que se considera se ha cargado completamente. Puede realizarse mediante el dibujo de vario triángulos que aproximen el área. Note que la corriente está en mA, por lo que éstos deben Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

convertirse a amperes utilizando 1mA x   A. Tal vez deba tenerse en cuenta que 

 

i = ¿Cuál es la carga eléctrica estimada para el capacitor con el resistor de 27kΩ y con el de 10 kΩ? Grafico que considera la carga del capacitor con el resistor de 29kΩ

 A los 55 segundos la corriente es de es de 31 microamperios expresado en amperios es de    amperios de esta forma el área del rectángulo es igual:         

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Grafico que considera la carga del capacitor con el resistor de 10kΩ

 A los 50 segundos la corriente es de es de 19 microamperios expresado en amperios es de   amperios de esta forma el área del rectángulo es igual:          

5. Calcule la capacitancia del capacitor de    empleando el valor para la carga eléctrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder. 6. Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el fabricante y que usted anotó en la tabla 1. Los capacitores electrolíticos tienen grandes tolerancias, con frecuencia del orden del 50%, por lo que es posible que exista una considerable diferencia. Encuentre el error relativo entre los dos valores. Describa la curva de corriente eléctrica contra tiempo. Qué conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia. Realizando la grafica observamos que la corriente esta un máximo valor y a medida que transcurre el tiempo comienza a decaer hasta llegar un punto donde se estabiliza, en el cual el condensador se ha cargado completamente. Pregunta Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Describa cómo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor), capaz de cargarse y descargarse a una rapidez específica y constante, podría dársele algún uso. Este sistema tiene enormes aplicaciones; consultar. Un circuito RC en serie el tiempo de carga del condensador depende del valor de la resistencia, entre menor sea el valor será menor el tiempo de carga del condensador pero mayor será la corriente que circule por el circuito. El condensador tiene la capacidad de cargarse cuando circula una corriente entre sus terminales y descargarse a través de la resistencia que se encuentra en serie con el dispositivo. De igual manera se puede concluir que el tiempo de carga y es diferente al tiempo de descarga estos tiempos son constantes.  Aplicaciones de circuitos RC 





En filtros pasa altos es un circuito RC el cual a frecuencia muy baja en corriente continua por ejemplo se comporta como un circuito abierto, por lo que no dejara pasar la corriente a la resistencia una vez este cargado. Pero para frecuencias altas el condensador se comporta como un cortocircuito, por lo que la caída de tensión de la resistencia será la misma de entrada. Por consiguiente la corriente esta adelantada 90° respecto al voltaje. Este arreglo de capacitor y condensador es muy utilizado en los mescladores de sonidos en los cuales permite seleccionar los sonidos agudos. De este modo es muy encontrar un condensador en serie con las cornetas o tweteer de las columnas de sonido. Este arreglo es muy utilizado en sistemas electrónicos para eliminar ruidos no deseados por ejemplo el ruido que produce una red de corriente alterna.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

NATURALEZA DEL MAGNETISMO Objetivo General Explorar la forma, dirección e interacción de los campos magnéticos. Objetivos Específicos    

Conocer los polos magnéticos de un imán Estudiar las líneas de campo de en un imán Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metálicos Estudiar la inducción magnética

Materiales   Imanes. Papel Bond.   Clips. Brújula Magnética. Clavo de Hierro. Limaduras de Hierro.

     

Repaso de conceptos.  Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magnéticas, sólo el hierro, cobalto y níquel, y sus aleaciones, forman poderosos imanes permanentes. Las aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad, lo que no sucede con las de cobalto o níquel. Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son capaces de atraer o repeler otros imanes, tanto en su cercanía como a cierta distancia. Si un objeto contiene Fe, Co o Ni y un imán se acerca a él, el imán inducirá magnetismo en el objeto y después interactuará con él. En consecuencia, un imán puede atraer a un clavo que al principio no era un imán. El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo ejerce sobre otro a cierta distancia. Al igual que la fuerza gravitacional y eléctrica pueden explicarse mediante los campos gravitacional y eléctrico, las fuerzas magnéticas pueden explicarse en términos del campo magnético alrededor de un imán. Una brújula es un pequeño imán que tiene la libertad de girar un eje en un plano horizontal. El extremo del imán que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte (N). El extremo opuesto del imán se llama polo sur (S). La dirección de las líneas del campo magnético se define como la dirección a la cual apunta el polo norte de una brújula cuando se pone en un campo magnético. Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

1. Experimento A. Tipos de Polos

Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. Para verificar que apunta hacia el norte, coloque la brújula sobre la mesa; luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. El imán debe provocar la desviación de la aguja de modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imán. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula, tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. Si ambos imanes tienen la orientación correcta, proceda entonces con el experimento.

2. Experimento B. Líneas de Campo Magnético

1. Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel. Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel. Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

2. Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán.

3. Experimento C. Líneas de Campo Magnético entre Polos

1. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas definidas. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético, mostrando la orientación polar de los dos imanes.

2. Repita el paso 1 colocando el polo S de un imán frente al polo N del otro.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

4. Experimento D. Dirección de las Líneas de Campo Magnético

Trace el contorno de un imán de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur. Coloque el imán sobre el trazo. En tanto observa su dibujo, mueva lentamente la brújula de un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las líneas del campo magnético. Dibuje flechas que apunten en la dirección del polo norte de la brújula. Mueva la brújula a diferentes posiciones alrededor del imán y dibuje la dirección de la línea de campo magnético en cada posición

5. Experimento E. Propiedades de la Piedra Imán

1. Acerque un imán a los clips. Registre sus observaciones.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

 Al acercar los clips al iman se observa que se adhieren de de forma inmediata la cuerpo del imán esto es debido a que los clips están hechos de aleaciones con hierro. 2. Acerque una brújula al imán y muévala alrededor de él. Registre sus observaciones.  Al acercar la brújula al Imán inmediatamente la brújula busca el polo sur del imán se debe a que polos contrarios se atraen y contrarios se repelen. 6. Experimento F. Magnetismo Inducido

1. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra. Después acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Anote sus observaciones.

Se observa que el clavo se convierte en un imán o forma parte del imán con polaridad definida y campo magnético propio puesto que inmediatamente atrae los clips que se encuentran alrededor, 2. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. Advierta que el extremo libre se ha convertido en un polo. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió. Registre sus observaciones.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

 Al acercar el clavo convertido en imán, en este caso el claco está sujeto al polo norte del imán, como se observa en la práctica es como se prolongara el polo norte de este modo atrae el polo sur del imán. Se puede concluir que los metales tienen la propiedad de comportarse como imanes ante la proximidad de un campo magnético.  Análisis 1. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético. En los polos sur y norte son los que se concentran más las líneas de fuerza campo magnético

2. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales.

Entre dos polos iguales las líneas de campo magnético se repelen tiende a encontrarse y a buscar otro sentido buscando el polo opuesto. 3. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes.

Como se observa en los gráficos y las líneas de campo magnético de diferentes polos tienden a atraerse y buscar un campo magnético mas fuerte donde las líneas el sentido está orientado hacia el norte de los polos de los imanes 4. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra. Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

En todas las prácticas que se utilizo el imán y la brújula se observo que la aguja siempre buscaba el polo sur del imán, pero cuando se le acercaba el polo sur del imán el norte de la brújula inmediatamente se atraía 5. Resuma las propiedades de un imán. 











Los imanes atraen algunas sustancias llamadas sustancias magnéticas como el acero y el hierro en cambio no atraen a otras como la arena el cobre y la madera Los imanes tiene dos polos llamados norte y sur los polos del mismo nombre se repelen y de distinto se atraen. Si se aproxima una varilla de hierro a un imán se induce y adquiere propiedades magnéticas. Con el calor se pierden las propiedades. La fuerza ejercida por un polo magnético sobre otro varía de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Si un imán se parte, cada trozo se convierte en un nuevo imán. Los imanes poseen dos zonas en las que se concentra la fuerza que ejercen, estas zonas son los extremos del imán y reciben el nombre de polos magnéticos, norte y sur. Los polos del mismo nombre se repelen y los polos opuestos se atraen. Los polos de un imán no se pueden aislar, es decir, si partes por la mitad un imán, obtienes dos imanes, cada uno con su polo norte y polo sur respectivo. La tierra es un imán natural, el polo Norte geográfico es un polo sur magnético y el polos Sur geográfico es un polo norte magnético; en esta propiedad está basado el funcionamiento de la brújula.

Un imán puede perder su imantación de dos formas: 



Aplicando el frotamiento en sentido contrario o invirtiendo el sentido de la corriente, según sea el método que se usó para inmanarlo. aplicándole calor.

6. Cuando un clavo de hierro se une a un imán, ¿cómo es el tipo de polo en el extremo libre en comparación con el tipo de polo del extremo del imán en el cual se efectuó la unión?  Al efectuar la unión entre el clavo de hierro y el imán el clavo se comporta como un imán inducido donde el imán se denomina inductor y el clavo se llama inducido, este modo, si escogemos el polo norte para colocar el clavo se deduce que la punta del clavo se comporta como un polo sur y viceversa.

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

7. ¿Qué conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio? Se comprobó que al cortar un campo magnético de forma transversal se induce un voltaje en el conductor, además si el conductor se enrolla en forma de espiras se genera una corriente eléctrica más alta, pero si a su vez a la bobina se le coloca un núcleo apropiado la corriente inducida es mayor; este fenómeno es utilizado por los generadores, motores eléctricos y transformadores Se concluye que inducción electromagnética depende de la interacción entre los campos magnéticos y el conductor colocado entre mayor sea el movimiento del uno al otro mayor será la corriente inducida. El principio de inducción electromagnética es la mayor propiedad utilizada hoy en día la mayoría de componentes eléctricos, electrónicos que nos prestan bienes y servicios poseen dicho principio de funcionamiento. Se comprobó la ley física de los imanes polos iguales se repelen y diferentes se atraen, la importancia del campo magnético ya todos los humanos estamos inmersos dentro de un campo magnético como es el que ejerce la tierra. Los circuitos RLC son elementos pasivos que tienen propiedades de adelantar o retrasar el voltaje o la corriente según sea la necesidad. Es increíble observar y comprobar la capacidad que tiene un condensador para almacenar energía. Cabe resaltar que en la actualidad existen bancos de condensadores y bando de inductores a grandes voltaje como son 220 kilovoltios cuya finalidad es aumentar o reducir la tensión de línea que intercomunica dos subestaciones. Otra función del banco de condensadores es disminuir el factor de potencia producido por la masiva utilización de motores eléctricos. Cabe recalcar que estos dispositivos almacenadores de energía son peligroso de manipular por su propiedad de guardar la energía, en la práctica del condensador se comprobó que después de apagar la fuente el condensador seguía cargado y descargándose lentamente a través de la resistencia. Una observación sobre el laboratorio principalmente sobre los elementos utilizados en el caso de nosotros no contamos con el galvanómetro de este modo la práctica se hizo con un multimetro analógico el cual no se observo muy bien lo requerido realmente la mayoría de comprobaciones se hicieron bajo la investigación

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)

VICERRECTORÍA ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN ACADÉMICA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÌA ELECTRÒNICA

Electromagnetismo

“PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III”

Referencias 











Física fundamental recuperado de la pagina: http://books.google.com/books?id=_NG9v8h7LIC&pg=PA306&lpg=PA306&dq=factores+que+afectan+directamente+la+“F .E.M”& source=bl&ots=xmQ6b9zb4B&sig=1LiDBq1jHvVoQpweBDAAJdapF0w&hl= Circuito RC recuperado de la página: http://www.monografias.com/trabajos12/circu/circu.shtml Campo magnéticos recuperado de la página : http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico Física practica recuperado de la página http: //www.fisicapractica.com/imanes-magnetismo.php Jaimes. C, C., Gómez. R, F. Módulo Electromagnetismo. Medellín. (2011) La enciclopedia libre universal tomada de la página: http://enciclopedia.us.es/index.php/Electroim%C3%A1n

Material organizado por Fuan Evangelista Gómez Rendón Orientador del CEAD Occidente (Medellín)