miércoles, 8 de septiembre de 2010
Hacer clic en el enlace para ver la práctica de simulación de problemas magneticos:
http://www.joaquinmur.com/magnetismo.htm
ELECTROMAGNETISMO
APLICACIONES DEL MAGNETISMO (Motor eléctrico)
Objetivo
• Demostrar que la combinación de energía eléctrica y energía magnética (electromagnetismo) hace posible el funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa y alterna, que se usan como electrodoméstico.
• Familiarizarse con el equipo y los componentes básicos del laboratorio de electromagnetismo.
Introducción:
El motor eléctrico es un dispositivo que se utiliza para convertir energía eléctrica en energía mecánica por principios electromagnéticos. Lo motores y los generadores tienen componentes básicos: como el campo magnético con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores, que permiten circular la corriente de excitación, en caso de un motor. En el generador es la estructura que sostiene los conductores cortan el campo magnético y transportan corriente inducida en el generador. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en forma bobinas los cables conductores.
Los motores y generadores de corriente continua tienen básicamente los mismos componentes y son muy parecidos entre sí. Se diferencian solo en su forma en que se emplean. Los motores llamados universales tiene la facilidad de funcionar primero de una y luego de la otra forma.
En el generador la energía mecánica hace girar el inducido o bobinado del rotor sobre un eje, que al moverse producen la energía eléctrica.
En el motor la energía eléctrica combinada con la energía magnética del imán hace girar el inducido y este, a su vez, con su giro puede accionar una carga mecánica a través de un sistema de trasmisión mecánica de bandas o engranes.
El generador de corriente continua convierte energía mecánica en energía eléctrica. El motor de corriente continua convierte energía electromagnética en energía mecánica.
Correlación con temas y subtemas del programa de estudio vigente:
Unidad Tema Subtema
5 Electromagnetismo 5.3-Fuerza magnética entre corrientes
5.4-Ley de Biot-Savart
5.5-Ley de Gauss del campo magnético
5.6-Ley de Ampere
5.7-Ley de Faraday
5.8-Ley de Lenz
EXPERIMENTO. Construcción de un motor eléctrico de corriente directa.
Material y equipo necesario:
Metodología:
1.-Raspa con una navaja, uno de los extremos del alambre magneto una vez que hayas terminado. Has una bobina de 10 vueltas y 5 cm de radio, como se indica en la figura 1.
2.-Corta dos trozos de alambre de cobre desnudo calibre 14 del tamaño que sea necesario.
3.-Coloca los dos trozos de alambre de cobre en la caja de soporte, con curva en la parte superior, para sujetar la bobina.
4.-Una vez que tengas el soporte con los alambres. Instala la bobina en los extremos superiores del alambre de cobre.
5.-Ahora conecta la pila a los dos extremos del alambre soporte. Asegurándose que allá contacto en el circuito.
6.-Ubica el imán cerca de la bobina hasta que esta gire constantemente
Contesta el siguiente cuestionario
1.- ¿A qué se debe el movimiento giratorio de la bobina?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2.- ¿Qué tipo de energía actúa para generar el movimiento de la bobina?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.- Explica el principio del funcionamiento del motor de corriente continua.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4.- indica las partes del siguiente motor eléctrico seccionado.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Sugerencias didácticas:
• Propiciar la búsqueda y selección de información de temas a fines a la practica
En libros de texto, revistas de actualidad científica, en internet.
• Propiciar el debate para plantear otras alternativas para el estudio de la generación de cargas eléctricas
• Uso de video para mejorar la comprensión de los conceptos
• Desarrollo de nuevos modelos didácticos por los mismos alumnos
• Uso de software y laboratorios virtuales en la solución de problemas y como complementó de la comprensión de conceptos
• Elaborar con el estudiante un banco de problemas para reforzar los temas vistos en clase
Reporte del alumno (resultados):
1.- Armar el circuito y tomar fotografías de su funcionamiento
2.- Contesta las preguntas en base la teoría de clase y las observaciones en laboratorio.
3.- Escribir sus observaciones y conclusiones
Bibliografía preliminar:
Libro de texto oficial de la materia
Serway Raymond y Jewett John.
Física II: Texto basado en calculo
Ed. International Thompson Editores, ISBN 970-696-340-0
Serway Raymond y Beichner Robert.
Física para ciencias e ingeniería: tomo II
Ed. Mc. Graw Hill, ISBN 970-10-3582-8
Zbar, Rockmaker, Bates((2002)
Practicas de Electricidad
Editorial alfaomega grupo editor S. A. de C. V. ISBN 970-15-0675-8
Díaz Hernández Manuel (2005)
Física 3, Prácticas de Laboratorio
Editorial Universitaria, universidad de Guadalajara ISBN 978-970-27-0465-2
Subido por: LUCAS MENDIETA
APLICACIONES DEL MAGNETISMO (Motor eléctrico)
Objetivo
• Demostrar que la combinación de energía eléctrica y energía magnética (electromagnetismo) hace posible el funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa y alterna, que se usan como electrodoméstico.
• Familiarizarse con el equipo y los componentes básicos del laboratorio de electromagnetismo.
Introducción:
El motor eléctrico es un dispositivo que se utiliza para convertir energía eléctrica en energía mecánica por principios electromagnéticos. Lo motores y los generadores tienen componentes básicos: como el campo magnético con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores, que permiten circular la corriente de excitación, en caso de un motor. En el generador es la estructura que sostiene los conductores cortan el campo magnético y transportan corriente inducida en el generador. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en forma bobinas los cables conductores.
Los motores y generadores de corriente continua tienen básicamente los mismos componentes y son muy parecidos entre sí. Se diferencian solo en su forma en que se emplean. Los motores llamados universales tiene la facilidad de funcionar primero de una y luego de la otra forma.
En el generador la energía mecánica hace girar el inducido o bobinado del rotor sobre un eje, que al moverse producen la energía eléctrica.
En el motor la energía eléctrica combinada con la energía magnética del imán hace girar el inducido y este, a su vez, con su giro puede accionar una carga mecánica a través de un sistema de trasmisión mecánica de bandas o engranes.
El generador de corriente continua convierte energía mecánica en energía eléctrica. El motor de corriente continua convierte energía electromagnética en energía mecánica.
Correlación con temas y subtemas del programa de estudio vigente:
Unidad Tema Subtema
5 Electromagnetismo 5.3-Fuerza magnética entre corrientes
5.4-Ley de Biot-Savart
5.5-Ley de Gauss del campo magnético
5.6-Ley de Ampere
5.7-Ley de Faraday
5.8-Ley de Lenz
EXPERIMENTO. Construcción de un motor eléctrico de corriente directa.
Material y equipo necesario:
Metodología:
1.-Raspa con una navaja, uno de los extremos del alambre magneto una vez que hayas terminado. Has una bobina de 10 vueltas y 5 cm de radio, como se indica en la figura 1.
2.-Corta dos trozos de alambre de cobre desnudo calibre 14 del tamaño que sea necesario.
3.-Coloca los dos trozos de alambre de cobre en la caja de soporte, con curva en la parte superior, para sujetar la bobina.
4.-Una vez que tengas el soporte con los alambres. Instala la bobina en los extremos superiores del alambre de cobre.
5.-Ahora conecta la pila a los dos extremos del alambre soporte. Asegurándose que allá contacto en el circuito.
6.-Ubica el imán cerca de la bobina hasta que esta gire constantemente
Contesta el siguiente cuestionario
1.- ¿A qué se debe el movimiento giratorio de la bobina?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2.- ¿Qué tipo de energía actúa para generar el movimiento de la bobina?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.- Explica el principio del funcionamiento del motor de corriente continua.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4.- indica las partes del siguiente motor eléctrico seccionado.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Sugerencias didácticas:
• Propiciar la búsqueda y selección de información de temas a fines a la practica
En libros de texto, revistas de actualidad científica, en internet.
• Propiciar el debate para plantear otras alternativas para el estudio de la generación de cargas eléctricas
• Uso de video para mejorar la comprensión de los conceptos
• Desarrollo de nuevos modelos didácticos por los mismos alumnos
• Uso de software y laboratorios virtuales en la solución de problemas y como complementó de la comprensión de conceptos
• Elaborar con el estudiante un banco de problemas para reforzar los temas vistos en clase
Reporte del alumno (resultados):
1.- Armar el circuito y tomar fotografías de su funcionamiento
2.- Contesta las preguntas en base la teoría de clase y las observaciones en laboratorio.
3.- Escribir sus observaciones y conclusiones
Bibliografía preliminar:
Libro de texto oficial de la materia
Serway Raymond y Jewett John.
Física II: Texto basado en calculo
Ed. International Thompson Editores, ISBN 970-696-340-0
Serway Raymond y Beichner Robert.
Física para ciencias e ingeniería: tomo II
Ed. Mc. Graw Hill, ISBN 970-10-3582-8
Zbar, Rockmaker, Bates((2002)
Practicas de Electricidad
Editorial alfaomega grupo editor S. A. de C. V. ISBN 970-15-0675-8
Díaz Hernández Manuel (2005)
Física 3, Prácticas de Laboratorio
Editorial Universitaria, universidad de Guadalajara ISBN 978-970-27-0465-2
Subido por: LUCAS MENDIETA
Práctica de Electromagnetismo
* Material
* Experimento
* Complementación Teórica
Imanes y corrientes eléctricas
Material
* 1 imán
* 1 pila grande nueva
* 1 clavo o 10 tachuelas (metálicas)
* 1 aguja
* 1 plato hondo imantado
* 1 pedazo pequeño de telgopor (fino)
* 2m de hilo de cobre número 22
Experimento
1. De acuerdo a lo aprendido en la parte teórica ( Magnetismo), imante la aguja con la ayuda de un imán, deje un pedazo de papel pequeño flotando sobre el agua y ponga una aguja imantada sobre el papel. De esa forma construimos una brújula. Como es posible tener certeza de que la aguja fué realmente imantada?
2. Tome un hilo de cobre y colóquelo sobre la brújula que fué construida, lo mas cerca posible y a lo largo de la aguja (Fig. 13) . La aguja cambia de posición?
Figura 13: Esquema de montaje
(cobre - papel – aguja)
3. Ahora, en lugar del hilo de cobre, aproxime la pila de la aguja en los casos:
a) a 10 cm de distancia. Que sucede? Explique.
b) a 30 cm de distancia. Que sucede? Explique.
4. Coloque de nuevo el hilo de cobre sobre la aguja de la brújula, aproxime y retire rápidamente las puntas del hilo de cobre de los polos de la aguja. La operación de conectar el hilo de cobre a la pila tienen que ser lo más rápido posible, de lo contrario la pila se descarga (Fig. 14). La aguja cambia de posición en el momento en que el hilo está conectado a la pila? De una explicación para lo que sucedió.
Figura 14: Esquema de montaje
(Cobre - papel - aguja – pila)
5. Ponga el hilo de metal de manera que pase cinco veces sobre la aguja y páselo por debajo del plato, aproximando después, rápidamente, sus extremos a la pila. La aguja cambia mas de lugar en el ítem 4 o 5? Qué se puede deducir de ese hecho?
6. Aproxime el clavo (no imantado) de un alfiler o tachuela. El clavo atrae el alfiler?
7. Envuelva el hilo de cobre en el clavo, acerque, rápidamente, los extremos del hilo a la pila y acerque el clavo de algunas de las tachuelas (Fig. 15). El clavo atrae las tachuelas?
Figura 15: Esquema de montaje
8. Retire la pila de las puntas del hilo. Sin estar conectadas las puntas del hilo con la pila, el clavo atrae las tachuelas? En caso contrario, hay alguna diferencia entre la atracción en este caso con relación al caso anterior (ítem 7) ?
Complementación teórica
Hasta 1820 se pensaba que existían dos fenómenos totalmente independientes entre sí: Los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Así, vimos anteriormente que pedacitos de papel eran atraídos por una regla de plástico u otros objetos electrizados, mas no por los imanes. No obstante, en el año l820, Oersted descubrió, accidentalmente, que la corriente eléctrica produce un campo magnético, o sea, que en algunas circunstancias podemos mezclar fenómenos eléctricos y magnéticos.
Hoy en día sabemos que para que eso ocurra hay necesidad de que exista movimiento de cargas eléctricas. De esa forma, cargas eléctricas en movimiento ( corriente eléctrica) pueden producir un campo magnético. ( Fig. 16).
Figura 16: Producción de un campo magnético
(papel - aguja – pila)
Por otro lado, un imán en movimiento puede formar un campo eléctrico y dar lugar a una corriente eléctrica. Estos fenómenos son llamados fenómenos electromagnéticos y ellos son estudiados por el electromagnetismo. En nuestro curso nos limitaremos al estudio del campo magnético producto de cargas en movimiento, o sea. producidos por la corriente eléctrica.
Se dice que un imán crea un campo magnético que sale del norte y va para el sur y podemos esquematizarlo con líneas de campo (Fig. 17). Una aguja de brújula colocada sobre esas líneas se orientará de acuerdo a la dirección de estas líneas.
Figura 17: Aguja magnética colocada en un campo magnético
(aguja, imán)
Si colocamos cargas eléctricas en movimiento en el interior de un cable ( corriente eléctrica) ellas formarán un campo magnético al rededor del cable (Fig. 18) que orientará la aguja. Si el cable pasa varias veces por una misma región , la suma de los campos magnéticos formados darán origen a un campo más fuerte. Un cable envuelto una vez se llama “espira”. Un cable envuelto varias veces formará lo que se llama “bobina”. De esa forma si enrollamos el cable 20 veces tendremos una bobina de 20 espiras.
El hierro del cual es formado el clavo del experimento es un material magnéticamente blando (ver Parte I), si bien que no totalmente. El hierro muy blando usado en los transformadores se llama “hierro dulce”.
El campo magnético de bobina enrollada en el clavo orienta los dominios magnéticos en él, mientras pasa la corriente. Con eso se logra un refuerzo del campo magnético, pues además del campo magnético de las espiras , entra a actuar el campo magnético producto del ordenamiento de los dominios magnéticos del hierro. Este tiene la propensión a aumentar mucho el campo magnético, por lo que es usado para motores eléctricos y transformadores.
Figura 18: Campo magnético creado por el movimiento de cargas eléctricas en un alambre
Los fenómenos electromagnéticos son de importancia vital para la tecnología. Los fenómenos que hemos estudiado en nuestros proyectos, explican como la corriente eléctrica puede producir movimiento, lo que explica el funcionamiento de los motores eléctricos. Existen otros fenómenos que nosotros no estudiaremos aquí y que están relacionados con la inducción de corriente eléctrica por imanes en movimiento. Los dos fenómenos juntos explican como el movimiento de una turbina, en una hidroeléctrica, localizada lejos de nuestra casa, puede hacer funcionar las paletas de una licuadora que estamos usando o de un aire acondicionado en nuestra ciudad.
* Material
* Experimento
* Complementación Teórica
Imanes y corrientes eléctricas
Material
* 1 imán
* 1 pila grande nueva
* 1 clavo o 10 tachuelas (metálicas)
* 1 aguja
* 1 plato hondo imantado
* 1 pedazo pequeño de telgopor (fino)
* 2m de hilo de cobre número 22
Experimento
1. De acuerdo a lo aprendido en la parte teórica ( Magnetismo), imante la aguja con la ayuda de un imán, deje un pedazo de papel pequeño flotando sobre el agua y ponga una aguja imantada sobre el papel. De esa forma construimos una brújula. Como es posible tener certeza de que la aguja fué realmente imantada?
2. Tome un hilo de cobre y colóquelo sobre la brújula que fué construida, lo mas cerca posible y a lo largo de la aguja (Fig. 13) . La aguja cambia de posición?
Figura 13: Esquema de montaje
(cobre - papel – aguja)
3. Ahora, en lugar del hilo de cobre, aproxime la pila de la aguja en los casos:
a) a 10 cm de distancia. Que sucede? Explique.
b) a 30 cm de distancia. Que sucede? Explique.
4. Coloque de nuevo el hilo de cobre sobre la aguja de la brújula, aproxime y retire rápidamente las puntas del hilo de cobre de los polos de la aguja. La operación de conectar el hilo de cobre a la pila tienen que ser lo más rápido posible, de lo contrario la pila se descarga (Fig. 14). La aguja cambia de posición en el momento en que el hilo está conectado a la pila? De una explicación para lo que sucedió.
Figura 14: Esquema de montaje
(Cobre - papel - aguja – pila)
5. Ponga el hilo de metal de manera que pase cinco veces sobre la aguja y páselo por debajo del plato, aproximando después, rápidamente, sus extremos a la pila. La aguja cambia mas de lugar en el ítem 4 o 5? Qué se puede deducir de ese hecho?
6. Aproxime el clavo (no imantado) de un alfiler o tachuela. El clavo atrae el alfiler?
7. Envuelva el hilo de cobre en el clavo, acerque, rápidamente, los extremos del hilo a la pila y acerque el clavo de algunas de las tachuelas (Fig. 15). El clavo atrae las tachuelas?
Figura 15: Esquema de montaje
8. Retire la pila de las puntas del hilo. Sin estar conectadas las puntas del hilo con la pila, el clavo atrae las tachuelas? En caso contrario, hay alguna diferencia entre la atracción en este caso con relación al caso anterior (ítem 7) ?
Complementación teórica
Hasta 1820 se pensaba que existían dos fenómenos totalmente independientes entre sí: Los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Así, vimos anteriormente que pedacitos de papel eran atraídos por una regla de plástico u otros objetos electrizados, mas no por los imanes. No obstante, en el año l820, Oersted descubrió, accidentalmente, que la corriente eléctrica produce un campo magnético, o sea, que en algunas circunstancias podemos mezclar fenómenos eléctricos y magnéticos.
Hoy en día sabemos que para que eso ocurra hay necesidad de que exista movimiento de cargas eléctricas. De esa forma, cargas eléctricas en movimiento ( corriente eléctrica) pueden producir un campo magnético. ( Fig. 16).
Figura 16: Producción de un campo magnético
(papel - aguja – pila)
Por otro lado, un imán en movimiento puede formar un campo eléctrico y dar lugar a una corriente eléctrica. Estos fenómenos son llamados fenómenos electromagnéticos y ellos son estudiados por el electromagnetismo. En nuestro curso nos limitaremos al estudio del campo magnético producto de cargas en movimiento, o sea. producidos por la corriente eléctrica.
Se dice que un imán crea un campo magnético que sale del norte y va para el sur y podemos esquematizarlo con líneas de campo (Fig. 17). Una aguja de brújula colocada sobre esas líneas se orientará de acuerdo a la dirección de estas líneas.
Figura 17: Aguja magnética colocada en un campo magnético
(aguja, imán)
Si colocamos cargas eléctricas en movimiento en el interior de un cable ( corriente eléctrica) ellas formarán un campo magnético al rededor del cable (Fig. 18) que orientará la aguja. Si el cable pasa varias veces por una misma región , la suma de los campos magnéticos formados darán origen a un campo más fuerte. Un cable envuelto una vez se llama “espira”. Un cable envuelto varias veces formará lo que se llama “bobina”. De esa forma si enrollamos el cable 20 veces tendremos una bobina de 20 espiras.
El hierro del cual es formado el clavo del experimento es un material magnéticamente blando (ver Parte I), si bien que no totalmente. El hierro muy blando usado en los transformadores se llama “hierro dulce”.
El campo magnético de bobina enrollada en el clavo orienta los dominios magnéticos en él, mientras pasa la corriente. Con eso se logra un refuerzo del campo magnético, pues además del campo magnético de las espiras , entra a actuar el campo magnético producto del ordenamiento de los dominios magnéticos del hierro. Este tiene la propensión a aumentar mucho el campo magnético, por lo que es usado para motores eléctricos y transformadores.
Figura 18: Campo magnético creado por el movimiento de cargas eléctricas en un alambre
Los fenómenos electromagnéticos son de importancia vital para la tecnología. Los fenómenos que hemos estudiado en nuestros proyectos, explican como la corriente eléctrica puede producir movimiento, lo que explica el funcionamiento de los motores eléctricos. Existen otros fenómenos que nosotros no estudiaremos aquí y que están relacionados con la inducción de corriente eléctrica por imanes en movimiento. Los dos fenómenos juntos explican como el movimiento de una turbina, en una hidroeléctrica, localizada lejos de nuestra casa, puede hacer funcionar las paletas de una licuadora que estamos usando o de un aire acondicionado en nuestra ciudad.
jueves, 2 de septiembre de 2010
Generador Electrico
Ana Clara Sabbatella 6to agronomia
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