Punto de Poisson

INFORME SOBRE EL PRÁCTICO “PUNTO DE POISSON”
OBJETIVO:
Visualizar el punto de Poisson.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Siméon Denis Poisson:
Siméon Denis Poisson (Pithiviers, Francia, 21 de junio de 1781-Sceaux, Francia, 25 de abril de 1840), fue un físico y matemático francés al que se le conoce por sus diferentes trabajos en el campo de la electricidad, también hizo publicaciones sobre la geometría diferencial y la teoría de probabilidades.
La primera memoria de Poisson sobre la electricidad fue en 1812, en que intentó calcular matemáticamente la distribución de las cargas eléctricas sobre la superficie de los conductores, y en 1824, también demostró que estas mismas formulaciones podían aplicarse de igual forma al magnetismo.
El trabajo más importante de Poisson fue una serie de escritos de las integrales definidas, y cuando tan solo tenía 18 años, escribió una memoria de diferencias finitas.
Poisson enseñaba en la escuela Politécnica desde el año 1802 hasta 1808, en que llegó a ser un astrónomo del Bureau des Longitudes. En el campo de la astronomía estuvo fundamentalmente interesado en el movimiento de la Luna.
En 1809 fue nominado como profesor de matemáticas puras en la nuevamente abierta facultad de ciencias.
En 1837 publicó en Rerecherchés sur la probabilite des jugements, un trabajo importante en la probabilidad, en el cual describe la probabilidad como un acontecimiento fortuito ocurrido en un tiempo o intervalo de espacio bajo las condiciones que la probabilidad de un acontecimiento ocurre es muy pequeña, pero el número de intentos es muy grande, entonces el evento ocurre algunas veces.
Durante toda su vida publicó entre 300 y 400 trabajos matemáticos incluyendo aplicaciones a la electricidad, el magnetismo y la astronomía.
Punto de Poisson:
En Óptica, se conoce como punto de Arago o punto de Poisson al punto luminoso que aparece en el centro de la sombra de un objeto circular iluminado por una fuente puntual monocromática. Este fenómeno desempeñó un interesante papel histórico a favor de la teoría ondulatoria de la luz en su contienda con la teoría corpuscular.
A principios del siglo XIX, la teoría ondulatoria era rechazada por amplios sectores de la comunidad científica, debido sobre todo al renombre de Newton, quien había propuesto que la luz se encontraba constituida por partículas. En el año 1818, Augustin-Jean Fresnel ofrece una explicación del fenómeno de la difracción empleando la teoría ondulatoria. La presenta en el marco de un concurso organizado por la Academia francesa, ante un jurado al que pertenecía Simeón Poisson. Este último, partidario de la explicación corpuscular, usó las ecuaciones de la teoría de Fresnel para demostrar que estas implicaban que se debía formar un punto brillante en el centro del patrón de difracción de un objeto circular opaco (en la región de sombra). Su intención era que este resultado no intuitivo ayudase a derribar la teoría; sin embargo, Dominique Arago verificó experimentalmente la predicción de Poisson, que hoy en día se conoce con el nombre de punto de Arago o punto de Poisson. Como el punto brillante se produce dentro de la sombra geométrica del objeto, ninguna teoría corpuscular puede explicarlo. Así pues, este descubrimiento proporcionó argumentos de peso en favor de la naturaleza ondulatoria de la luz, muy a pesar de Poisson.
La presencia del punto de Arago se puede entender intuitivamente usando el principio de Huygens, en el que Fresnel se apoyaba. Cuando la luz ilumina un obstáculo circular, el principio dice que todos los puntos a lo largo de la circunferencia del mismo actuarán como nuevas fuentes puntuales de luz. La luz que se emite en cada uno de esos puntos y que llega al centro de la sombra recorre la misma distancia para toda la circunferencia, por lo que llega en fase e interfiere constructivamente. Nótese que este argumento funciona específicamente con objetos circulares.
Cabe señalar que la existencia del punto había sido observada previamente por Jacques Philippe Maraldi, en el año 1723, pero el descubrimiento había pasado inadvertido.

MATERIALES:
Lente divergente -100
Banco óptico
Diapositiva con puntito
Láser
Pantalla

PROCEDIMIENTO:
1) Armar el dispositivo de la figura.



















2) Apagar la luz de la sala para poder visualizar mejor la experiencia.
3) Encender el láser y hacerlo incidir en la diapositiva.
4) Observar la proyección en la pantalla.
OBSERVACIONES:
En la pantalla se observa la sombra del puntito de la diapositiva, y en el centro de ella un punto brillante, el cual es el punto de Poisson.











CONCLUSIÓN:
Pudimos visualizar el punto de Poisson.

INTERFERENCIA EN PELÍCULA DELGADA

Interferencia de los rayos de luz que proceden de la superficie delantera y trasera de una película delgada jabonosa. En la parte superior, donde la película es muy delgada, los rayos procedentes de la superficie delantera de la película (que sufren un cámbio de fase de 180º) y los rayos procedentes de la superficie trasera (que no cambian de fase) interfieren destructivamente y la película se ve oscura. En otras partes de la película, la interferencia es destructiva o constructiva dependiendo de la longitud de onda y del espesor de la película.

Criterios para la elaboración de las PRUEBAS ESPECIALES INSPECCIÓN DE FÍSICA

En segundo y tercer año las mismas tendrán una duración de 60 minutos, que se implementarán en la hora doble (módulo) de la asignatura. La propuesta se entregará impresa a cada alumno y luego de leerla en voz alta y hacer las aclaraciones correspondientes, se comenzará a contabilizar el tiempo de duración de la prueba (60 minutos).
En todos los cursos cada una de las pruebas constará, como máximo, de cuatro situaciones
cuyos planteos podrán consistir en:
- Problemas de respuesta única (no implica un único enfoque de resolución refiere a solución única),
- Preguntas cualitativas sobre aspectos conceptuales,
- Situaciones relativas a actividades experimentales desarrolladas durante el curso.
ORIENTACIONES PARA LA EVALUACIÓN
Las evaluaciones se considerarán principalmente como instancias de aprendizaje donde el
estudiante tendrá la oportunidad de apreciar los logros y dificultades de su desempeño y favorecer la retroalimentación de sus conocimientos.
Se buscará generar espacios dentro de la actividad del aula a los efectos de apreciar la labor del
estudiante en forma personalizada. Se recomienda la confección en sala de un conjunto de pautas de observación que permitan una realización coherente, completa e integrada de este aspecto de la evaluación.
Consideramos que para esta etapa de formación de los estudiantes conviene introducirlos también como partícipe de los objetivos del curso y de la evaluación de sus propios aprendizajes gradualmente. En este sentido es oportuno referirnos al documento: “La evaluación en los cursos de Física”
Procurar que el estudiante haga propios los objetivos del curso en el sentido que el proceso de aprendizaje incluya estrategias meta-cognitivas.
Incentivar los procesos auto-críticos que son necesarios para lograr la meta-cognición y la honestidad intelectual.
Proponer la evaluación mutua entre estudiantes y la participación de cada estudiante en el diagnóstico del grado de cumplimiento de los objetivos del curso.
Explicitar con claridad las reglas de trabajo y evaluación para que los estudiantes se interioricen de las mismas, se autoevalúen, debatan al respecto y asuman las conclusiones con responsabilidad.
Desplazar el centro de la evaluación de tipo mecanicista a otro, conceptual y experimental.
Se recuerda a los docentes que en le caso de existir estudiantes comprendidos dentro del régimen de Tolerancia, es necesario flexibilizar los criterios de evaluación atendiendo a la reglamentación vigente en estos casos.
Por mayor información:
http://www.ces.edu.uy/reformulacion2006/pautas/pautasBD/pautas%20fisica2008_BD_2006.pdf

Parcial de Física
Liceo Nº1 I.D.A.E SAN JOSÉ
1) El profesor de física (Nelson) le pide al preparador (Luis) que le arme un circuito eléctrico para trabajar con la Ley de Ohm con dos equipos de alumnos. Cuando el preparador va a tomar un par de resistores, que se encuentran en una caja, observa que solamente cuenta con dos resistores y a uno de ellos no se le distingue el código de colores. Al audaz preparador se le ocurre armar un Puente de Hilo para determinar el valor de la resistencia desconocida (Rx). Ayuda a Luis a determinar el valor de la Rx si saben que L1 = 0,70m, L2 = 0,30m y R1 = 1,0KΩ

2)Trabajando con el osciloscopio en el laboratorio de física un grupo de alumnos determinaron la curva de histéresis de un cierto material ferromagnético la cual se indica en la figura. Un alumno que estuvo en la clase pero no muy atento te pide ayuda para comprender ¿qué hicieron?. Explica brevemente ¿Cómo se obtiene la curva de histéresis?

3) El mismo alumno que no estuvo atento en el práctico de “Curva de histéresis” comete nuevamente el mismo error y se distrae mirando por la ventana hacia el patio del liceo cuando el profesor realiza una brillante deducción, de las cuales tiene acostumbrado a sus alumnos, para determinar el campo magnético en el interior de un solenoide largo. El distraído alumno te pide que le realices la deducción que realizó el profe en la clase.
4) Para terminar el “alumno distraído” te pide que le ayudes con el deber de física: Dos conductores esféricos cargados, de radio R1 = 6,0cm y R2 =2,0cm, están separados por una distancia mucho mayor de 6,0cm y conectados por un alambre conductor largo y delgado. Una carga total Q = +80 nC se sitúa en una de las esferas.
a) ¿Cuál es la carga de cada esfera?
b) ¿Cuál es el campo eléctrico próximo a la superficie de cada esfera?
c) ¿Cuál es el potencial eléctrico de cada esfera? (Suponer que la carga del cable de conexión es despreciable)

Parcial de Física 6FM6

Liceo Nº1 IDAE

Un día como cualquiera…
1) En la mañana del Lunes se encontraban trabajando en el laboratorio del liceo un grupo de alumnos, los cuales observaron que el campo magnético que genera un solenoide aumenta si colocan en su interior un núcleo de hierro. Un amigo que se encontraba en el grupo,un tanto distraido, te pide ayuda para comprender ¿por qué sucede esto?
2) Al día siguiente te encuentras caminando por el pasillo del laboratorio y cuando pasas frente a su puerta escuchas un grito de desesperación. Reconoces la voz y observas por la puerta entreabierta que es tu amigo luchando con otro práctico de física. El problema ahora es que tiene que entregar para mañana el informe de Laplace y no se acuerda del análisis que realizó el profesor ya que estaba un tanto distraídos al momento de la explicación. Recuerda que partía de la ecuación Fm = Q.B.v sen z y llegaba a Fm = B.I L sen z. Ayuda a tu amigo a realiza el análisis solicitado.
3) En la tarde de ese día te encuentras cómodamente en tu casa, disfrutando de un libro de física junto a la estufa, y de repente suena el teléfono. Es tu amigo que te llama para invitarte a matear con unos bizcochitos. A tal propuesta es difícil negarse, terminas el capítulo que estabas leyendo y llegas rápidamente a su casa. Al segundo mate que te pasa te comenta “sabes que tengo un deber de física que no lo entiendo” y sin mediar palabra saca de su mochila, la cual tenía bajo la mesa, el cuaderno de física. El deber dice: “Explica brevemente la ecuación y aplícala al caso de un conductor largo y recto portador de corriente obteniendo una expresión del campo magnético”. Nuevamente ayuda a tu amigo a realiza el análisis solicitado
4) A la mañana siguiente se te ocurre comprar un captor de llamadas telefónicas. Luego de comer te recuestas a dormir una merecida siestita la cual se interrumpe violentamente por el sonido molesto del teléfono. Miras en el captor y observas el número de tu amigo. Decides retomar tu siestita ignorando la llamada que pretendes devolver cuando te levantes. Al despertar observas que por debajo del zaguán han deslizado un sobre con tu nombre. Lo abres y observas que contiene una carta de tu amigo. La cual dice “Considere un delgado cascarón esférico de 14 cm de radio con una carga total de 320 µC distribuida uniformemente sobre la superficie. Encuentre el campo eléctrico a: A) 10 cm ,y B) a 20 cm del centro de distribución de la carga. C) Realiza un bosquejo del E = f(d)”.

PD.: Por si no sabias: ”los amigos se eligen”
Suerte en el Parcial

RESULTADOS:

Parcial de Física 6MD8

1) Un arqueólogo audaz de un risco a otro colgado de una cuerda estirada entre los riscos. Se detiene a la mitad para descansar. La cuerda se rompe si su tensión excede y la masa de nuestro héroe es de 90Kg. A) Si el ángulo Q es 10º, calcule la tensión en la cuerda. B) ¿Qué valor mínimo puede tener Q sin que se rompa la cuerda?



2) Considere un delgado cascarón esférico de 15 cm de radio con una carga total de 320 µC distribuida uniformemente sobre la superficie. Encuentre el campo eléctrico a: A) 10 cm , y B) a 20 cm del centro de distribución de la carga.
3) En la figura se muestra el desplazamiento de un objeto oscilante en función del tiempo. Calcule: A) La frecuencia; b) la amplitud y c) el período.






4) Dos conductores esféricos cargados, de radio R1 = 6,0cm y R2 =2,0cm, están separados por una distancia mucho mayor de 6,0cm y conectados por un alambre conductor largo y delgado. Una carga total Q = +80 nC se sitúa en una de las esferas.
a) ¿Cuál es la carga de cada esfera?
b) ¿Cuál es el campo eléctrico próximo a la superficie de cada esfera?
c) ¿Cuál es el potencial eléctrico de cada esfera? (Suponer que la carga del cable de conexión es despreciable)

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.

ECUACIONES DE MAXWELL (En su forma integral)

La primera es la ley de Gauss y nos dice que el flujo a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada. La segunda, es la ley de Gauss para el magnetismo, implica la no existencia de monopolos magnéticos, ya que en una superficie cerrada el número de líneas de campo que entran equivale al número de líneas que salen. La tercera, es la ley de Faraday. En este caso, en el segundo término tenemos el flujo magnético a través de una superficie no cerrada. Esta ley relaciona el flujo del campo magnético con el campo eléctrico. La integral de circulación del campo eléctrico es la variación del flujo magnético. La cuarta, es la ley de Ampère, generalizada por Maxwell y expresa cómo las líneas de campo magnético rodean una superficie por la que circula una corriente o hay una variación del flujo eléctrico. La integral de circulación del campo eléctrico es proporcional a la corriente y a la variación del flujo eléctrico.

Introducción a las ecuaciones de Maxwell

Hacia 1860, James Clerk Maxwell dedujo que las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo podían resumirse de forma matemática en lo que se conoce como las Leyes de Maxwell.
Estas ecuaciones relacionan los vectores E y B con sus fuentes, que son las cargas en reposo, las corrientes y los campos variables.
Las Leyes de Maxwell juegan en el Electromagnetismo el mismo papel que las Leyes de Newton en la Mecánica Clásica.
Maxwell demostró que estas ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores E y B cuya velocidad en el vacío debía ser

Dicha velocidad coincide con la velocidad de la luz en el vacío. Luego la luz también es una onda electromagnética.

Propagación de las ondas electromagnéticas

Los campos Eléctrico y Magnético oscilan localmente

Las direcciones locales del Campo Eléctrico y Magnético son mutuamente perpendiculares

La generación de OEM requiere que las dimensiones del medio emisor sean del orden de la longitud de onda generada.
•antenas de radio que emiten en AM (amplitud modulada), en onda larga o corta, tienen dimensiones de decenas a centenares de metros
• microondas, con longitudes de onda típicas en el rango de los micrones se generan en cavidades resonantes de algunos centímetros de tamaño
•rango del infrarrojo a los rayos X está asociado a emisión de ondas electromagnéticas por átomos o moléculas
•rayos g están asociados a procesos nucleares.

MAS

MAS
1) Un bloque de 4 kg estira un resorte 16cm a partir de su posición de equilibrio. Se quita el bloque y del mismo resorte se cuelga otro de 0,50kg. Si entonces se estira el resorte y después se le suelta, ¿cuál es su período de oscilación?

2) Un resorte se estira 0,05m cuando se le cuelga una partícula de 0,3kg.
a) ¿Cuál es la constante del resorte?
b) ¿Cuál es la frecuencia de vibración de la partícula en el extremo del resorte?
3) Un objeto en movimiento en movimiento armónico simple con frecuencia de 10Hz tiene una velocidad máxima de 3 ms
¿Cuál es la amplitud del movimiento?

4) El extremo de una de las ramas de un diapasón ejecuta un movimiento armónico simple de frecuencia de 1000 oscilaciones por segundo y tiene una amplitud de 0,40mm. Encontrar:
a) La aceleración máxima y la velocidad máxima del extremo del diapasón.
b) La aceleración y la rapidez de un extremo cuando tiene un desplazamiento de 0,20mm.
5) Una partícula de 0,05kg se cuelga de una cinta de goma de masa despreciable que se alarga 0,1m
a) ¿Cuál es la constante elástica de la cinta de goma
b) ¿Cuál es la frecuencia característica de oscilación del sistema?
C) ¿Cuál es el período de oscilación
6) Un bloque de 4 kg estira un resorte 16cm a partir de su posición de equilibrio. Se quita el bloque y del mismo resorte se cuelga otro de 0,50kg. Si entonces se estira el resorte y después se le suelta, ¿cuál es su período de oscilación?

7) Un resorte se estira 0,05m cuando se le cuelga una partícula de 0,3kg.
a) ¿Cuál es la constante del resorte?
b) ¿Cuál es la frecuencia de vibración de la partícula en el extremo del resorte?

8) Un objeto en movimiento en movimiento armónico simple con frecuencia de 10Hz tiene una velocidad máxima de 3 ms
¿Cuáles la amplitud del movimiento?