domingo, 24 de mayo de 2009

PRÁCTICOS Nota: Las Fotos son tomadas por los alumnos

El puente de hilo
Objetivos

Aprender a montar un circuito eléctrico a partir de un esquema.
Medir resistencias eléctricas mediante el puente de hilo.
Comprobar las leyes de asociación de resistencias.
Material

Puente de hilo (con regla en milímetros)
Panel de montajes
Fuente de
alimentación con reostato
Miliamperímetro
Tres resistencias patrón
Tres resistencias problema
Cables de conexión



Modelización de Gauss Eléctrico
Distribución de cargas
Superficies Gaussianas







Linea infinita cargada






















PRÁCTICO “LAPLACE"
Informe realizado por alumna de 6º FM7 I.D.A.E

OBJETIVO:
Visualizar la ecuación de Laplace.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Pierre Simon Laplace (1749-1827), astrónomo y matemático francés, conocido por haber aplicado con éxito la teoría de la gravitación de Newton a los movimientos planetarios en el Sistema Solar. Nació en Normandía y estudió en la Escuela Militar de Beaumont. En 1767 fue profesor de matemáticas en la Escuela Militar de París y en 1785 fue elegido miembo de la Academia de Ciencias Francesa.Laplace realizó su trabajo más importante al desarrollar el análisis matemático del sistema de astronomía gravitacional elaborado por el matemático, físico y astrónomo británico Isaac Newton. Demostró que los movimientos planetarios son estables y que las perturbaciones producidas por la influencia mutua de los planetas o por cuerpos externos, como los cometas, solamente son temporales. Trató de dar una teoría racional del origen del Sistema Solar en su hipótesis nebular de la evolución estelar (véase Cosmología). En Mecánica celeste (5 volúmenes, 1799-1825) Laplace sistematizó toda la obra matemática que se había realizado sobre la gravitación. Exposición del sistema del mundo (1796) contiene un resumen de la historia de la astronomía. También trabajó sobre la teoría de la probabilidad en su Teoría analítica de las probabilidades (1812) y en Ensayo filosófico sobre la probabilidad (1814).

OBSERVACIONES:
Cuando el circuito se cierra el alambre se mueve, se deduce entonces que actúa una fuerza sobre él, la cual es de origen magnético. Es esta fuerza la que hace que el alambre se desvíe hacia un lado.
Si analizamos este fenómeno microscópicamente, es decir, utilizando la regla de la mano izquierda para determinar el sentido de F, B y V; o lo analizamos macroscópicamente, o sea, determinando el sentido de F, B e I con la misma regla; en ambos casos se puede ver que actúa una fuerza magnética hacia la derecha sobre el alambre.
MATERIALES:
Transformador
Rectificador
Foquitos (actúan como resistencias)
Pequeño alambrecito
Imán en forma de U
Soporte
Cables
PROCEDIMIENTO:
1. Armar el dispositivo de la figura.

CONCLUSIÓN:
Se observa que sobre el alambre actúa una fuerza magnética porque varía su velocidad al cerrar el circuito.


Campo Magnético
Informe realizado por alumna de 6FM 7


OBJETIVOS:
· Visualizar las líneas de un campo magnético generado por un imán.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Líneas de campo magnético generado por un imán
Al igual que las cargas eléctricas, los polos magnéticos aparecen en dos formas llamadas polo norte y sur. Los polos opuestos se atraen y los iguales se repelen. A diferencia de las cargas eléctricas, los polos magnéticos siempre se presentan de los dos iguales y opuestos. Si se intenta cortar un imán en dos polos para separar los dos polos, los puntos por donde se efectuó el corte creará sus propios polos de manera que cada fragmento tendrá un polo sur y un polo norte. Por lo tanto, no existe el monopolo magnético (idea que se deduce de la ecuación de Gauss magnético).
Gilbert descubrió que se puede destruir el magnetismo de un material magnético calentándolo y se restablece cuando el material se vuelve a enfriar.
Los campos magnéticos suelen representarse mediante ‘líneas de campo magnético’ o ‘líneas de fuerza’. En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas. En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.
El campo magnético (B) de un imán con sus dos polos es semejante al campo producido por dos cargas iguales y opuestas.
MATERIALES:
· Imán común
· Imán en forma de U
· Limadura de hierro
· Hoja de papel

PROCEDIMIENTO:
Colocar encima del imán común una hoja de papel. Espolvorear sobre ella limadura de
hierro. Observar lo que ocurre.
En una segunda instancia, repetir el procedimiento pero con el imán en forma de U.

OBSERVACIONES:
En ambas situaciones se observan las líneas de campo generadas por un imán, las cuales varían dependiendo del tipo de imán.











Líneas de campo de un imán común Líneas de campo magnético de un imán en U

CONCLUSIONES:
A partir de esta sencilla práctica se pudo visualizar las líneas de campo magnéticos generadas por un imán.

PARTE 2 SOLENOIDE
OBJETIVOS:
Estudiar el efecto del campo magnético con un solenoide.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
¿Qué es un solenoide?
El solenoide suele utilizarse para crear un campo magnético uniforme, al igual que el capacitor de placas paralelas crea un campo eléctrico uniforme.
El solenoide es un alambre largo devanado en una hélice fuertemente apretada y conductor de una corriente i. la hélice es muy larga en comparación con su diámetro. El solenoide es un alambre aislado enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro del solenoide. El solenoide con un núcleo apropiado se convierte en un imán (en realidad electroimán). Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.









¿Cuál es el campo magnético que genera el solenoide?
En esta figura se muestra la sección de un solenoide “extendido”. En los untos cercanos a una sola vuelta del solenoide, el observador no puede percibir que el alambre tiene forma de arco. El alambre se comporta magnéticamente casi como un alambre recto largo, y las líneas de campo B debidas a esta sola vuelta son casi círculos concéntricos.
El campo del solenoide es la suma vectorial de los campos creados por todas las espiras que forman el solenoide. Esta imagen sugiere que los campos tienden a cancelarse entre alambres contiguos. También sugiere que, en los puntos dentro del solenoide y razonablemente alejados de los alambres, B es paralelo al eje del solenoide. En el caso límite de alambres cuadrados empaquetados en forma compacta, el solenoide se convierte esencialmente en una lámina de corriente cilíndrica, y las necesidades de simetría obligan entonces a que sea rigurosamente cierto el hecho de que B sea paralelo al eje del solenoide.

Podemos calcular el modulo del campo magnético dentro del solenoide según la ecuación:
B =µo . n . i
Donde
· μ0 : el coeficiente de permeabilidad
· n : densidad de espiras del solenoide
· i : corriente que circula.

Este tipo de bobinas o solenoides es utilizado para accionar un tipo de válvula, llamada válvula solenoide, que responde a pulsos eléctricos respecto de su apertura y cierre. Eventualmente controlable por programa, su aplicación más recurrente en la actualidad, tiene relación con sistemas de regulación hidráulica y neumática.
El mecanismo que acopla y desacopla el motor de arranque de los motores de combustión interna en el momento de su puesta en marcha es un solenoide.
MATERIALES:
Solenoide
Solenoide “primitivo”
Conductores
Fuente eléctrica
Brújula


PROCEDIMIENTO:
PRIMER CASO
Armar el circuito con un solenoide, conductores y fuente eléctrica. Colocar la brújula a un lado del solenoide. Encender la fuente y observar la brújula. Apagar la fuente.











SEGUNDO CASO
Armar otro circuito con el solenoide “primitivo”, conductores y fuente eléctrica pero en este caso, colocar la brújula dentro del solenoide. Encender la fuente y observar la brújula. Apagar la fuente.









OBSERVACIONES:
En la primera instancia, se observa que la aguja de la brújula se mueve debido a que actúa una fuerza sobre ella; esta fuerza es de origen magnético.
En la segunda instancia, se observa que la aguja de la brújula también se mueve debido a la misma razón. Además se observa que la dirección de la brújula se ubica paralelo a las líneas de campo magnético generado en este circuito.

CONCLUSIONES:
A partir de este práctico se concluye que dentro del solenoide hay un campo magnético que tiene el sentido hacia donde se orienta la brújula. Esto se debe a que en cualquier campo magnético, un imán experimenta fuerzas iguales y opuestas en sus polos de manera que tiende a alinearse con el campo B. El polo norte apunta a la dirección del mismo, es así como se define la dirección de un campo magnético.

CAMINANDO HACIA FARADY
Informe realizado por Chofi (Alumna del I.D.A.E)

PARTE I: obtención de energía eléctrica a partir de energía mecánica

OBJETIVOS:
· Obtener energía eléctrica a partir de la energía mecánica.
· Uso del dínamo.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
¿Qué es un dínamo?
Una dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de energía mecánica en eléctrica mediante el fenómeno de la inducción electromagnética.

Funcionamiento
La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas, de aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del colector.

Usos del dínamo
Uno de los principales usos del dinamo es la utilización de la energía eólica, de esta forma el viento hace rotar las aspas conectadas al eje del dinamo, produciendo electricidad y aprovechando esta fuente de energía inagotable.
También son muy utilizados por los ciclistas. Gracias a la dinamo que genera y ofrece una energía eléctrica los ciclistas pueden circular por las noches por la carretera. Los dinamo se colocan en la rueda frontal y al girar la rueda gira a su vez el generador y por lo tanto ofrece la energía y hace que se encienda la luz de la bicicleta.
MATERIALES:
· 1 dínamo
· 1 imán en forma U
· 2 conductores
· Amperímetro

PROCEDIMIENTO:
Armar, con los materiales necesarios, el siguiente circuito: conectar el dínamo al amperímetro con la ayuda de dos conectores como intermediarios y colocar el imán en forma U encima del dínamo.
Mover la ruedita del dínamo hacia un lado y observar el amperímetro. Luego cambiar el sentido en que se mueve dicha ruedita y mirar el amperímetro nuevamente.

OBSERVACIÓN:
Al mover la ruedita del dínamo, no importando el sentido, se observa que pasa intensidad por el amperímetro puesto que varía la inclinación de la aguja de este instrumento.

CONCLUSIÓN:
A partir de esta práctica se concluye que la energía mecánica, obtenida del dínamo, se transforma en energía eléctrica.

PARTE II: FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR ELÉCTRICO
OBJETIVOS:
· Visualizar el funcionamiento de un motor eléctrico.
· Visualizar la idea del momento de torsión en una espira de corriente (bobinado).

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Momento de torsión en una espira de corriente
Cuando una espira de alambre que porta una corriente se coloca dentro de un campo magnético, esa espira puede experimentar un momento de torsión la cual tiende a hacerla girar alrededor de un eje en particular (el cual, por generalidad, se puede considerar que pasa por el centro de masa de la espira).

En esta figura se muestra una espira rectangular de alambre dentro de un campo magnético uniforme B. se supone que la espira está suspendida de tal forma que puede girar libremente alrededor de cualquier eje. Los lados 1 y 3 de la espira son perpendiculares al campo B.
Como la espira está sometida a un campo magnético B, está espira se moverá debido a que sobre ella actúa una fuerza de origen magnético; para determinar su dirección se utiliza la regla de la mano izquierda. Las Fm2 y Fm4 tienen direcciones opuestas y se anulan. Sin embargo, las Fm1 y Fm3 no se cancelan, porque no tienen la misma línea de acción. Estas dos fuerzas tienden a hacer girar la espira alrededor del eje. Siempre que una fuerza produzca una rotación, es porque ha realizado un TORQUE.
Si: T = d . F . senα
Fm1 y Fm3 realizan T → T = 2 . d . F
sen 90˚ = 1 Si: d = b/2
F = Fm = B . I . Δl . senα → T = 2 . b/2 . B . I . a → T = B . I . A
sen 90˚ = 1 F = B . I . a Si: b . a = área (A)
Δl=a Para una espira

Tneto = N . B . I . A
siendo N el nº de espiras

Motores eléctricos
Cuando una espira, por la que circula corriente, se coloca en un campo magnético, experimenta la acción de un par de fuerzas que la hacen girar. Para evitar que la espira quede detenida después de dar una vuelta, se invierte el sentido de la corriente cuando la espira pasa por la posición perpendicular al campo B. esto se logra mediante un disco colector. El colector consiste en dos medios anillos separados por algún material aislante. El colector gira entre dos contactos fijos llamados escobillas o carbones que están conectados a los bornes del generador. El colector asegura que el par de fuerzas produzca siempre el mismo efecto de giro.
Un dispositivo como el descripto, donde la energía se transforma en energía mecánica de movimiento, se llama motor eléctrico. Si el motor se construye con una sola espira, su movimiento será poco uniforme, porque el momento del par de fuerzas que lo hace girar varía con la posición de la espira. Para disminuir las discontinuidades del movimiento y aumentar la potencia del motor, se utilizan muchas espiras. Estas espiras están montadas sobre la armadura que es una armazón de hierro dulce. La armadura al imantarse aumenta la intensidad del campo magnético. El bobinado se realiza cuidando que el sentido de la corriente en todos los conductores próximos sea el mismo.
El colector se divide en pequeñas láminas de cobre llamadas delgas, separadas entre sí con aislante. Las bobinas están conectadas a las distintas delgas; y éstas las conectan al circuito eléctrico en el instante en que el momento del par de fuerzas sea máximo. La parte móvil del motor se llama rotor. El eje del rotor se puede conectar a poleas y engranajes y así realizar un trabajo mecánico.


MATERIALES:
· 1 motor eléctrico
· 1 imán en forma U
· Conductores
· Fuente eléctrica

PROCEDIMIENTO:
Armar, con los materiales necesarios, el siguiente circuito: conectar el motor eléctrico a la fuente eléctrica con la ayuda de dos conductores como intermediarios. Colocar el imán en forma de U encima del motor eléctrico.
Encender la fuente, inicialmente a 3v y luego ir cambiando la intensidad de la misma.
Observar el motor eléctrico en cada instante.
Retirar el imán y encender la fuente nuevamente. Observar el motor eléctrico.

OBSERVACIÓN:
Al aumentar la intensidad de la fuente eléctrica se observa que hay un aumento en la velocidad de giro de la bobina del motor eléctrico. Sin embargo, si se retira el imán del motor, no hay movimiento en el bobinado. Por lo tanto, se puede decir, que el imán genera un campo magnético y éste genera una fuerza magnética sobre el bobinado que hace que gire y realice un torque. Este bobinado del motor eléctrico actúa como una espira.

CONCLUSIÓN:
A partir de esta práctica se concluye que se puede visualizar el funcionamiento de un motor eléctrico y se comprende la idea del momento de torsión de una espira de corriente.