Informe N 2 Electricidad

CIENCIAS BÁSICAS APLICADAS Laboratorio de Electricidad “GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD” Integrantes: Esteban Rivera, Julio Jerson Meza Flores, César Alfredo Montes Zenteno, Jhensy Omar Suasnabar Ortega, Emilyn Fiorella

Profesor: Gago Arenas, César

Sección: 1er Ciclo Fecha de realización: 06 de Abril Fecha de entrega: 07 de Abril

2017 - I

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Laboratorio de Electricidad

I.

INTRODUCCION

Como sabemos, la energía del Sol es el motor de la Biosfera; la que pone en marcha el proceso vital y provee a los organismos vivos de alimentos y calor. De la misma manera, los seres humanos necesitamos energía suplementaria a la de los alimentos, para llevar a cabo nuestras actividades cotidianas. La electricidad es una de ellas. En el hogar, en la industria, en los servicios o en el transporte, disponer de energía eléctrica nos permite transformarla en trabajo útil, en calor o en frío, mediante una amplia diversidad de máquinas y aparatos (1). En el Perú hoy en día, existen diferentes fuentes de generación eléctrica con las cuales desarrollamos nuestros quehaceres cotidianos como son las hidroeléctricas y las plantas térmicas (por acción del petróleo, carbón y el gas natural), podemos considerar también las energías solar y eólica. En el presente laboratorio nos enfocamos en conocer cada una de las fuentes de generación de electricidad como son las generadas por acción térmica, fotoeléctrica, reacción química y por acción magnética.


II.

OBJETIVOS: 





III.

Identificar y utilizar diferentes métodos para producir electricidad de forma experimental. Identificar y diferenciar las polaridades eléctricas (+ y -) de los distintos generadores de electricidad. Experimentar la generación de energía eléctrica de manera práctica con base teórica, buscando que ésta sea innovadora y segura.

MARCO TEORICO GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

La electricidad es un fenómeno íntimamente ligado a la materia y a la vida. Todo lo que vemos a nuestro alrededor y también lo que no vemos está integrado por electrones, partículas que giran alrededor de los núcleos atómicos. Son precisamente estas partículas las responsables de los fenómenos electromagnéticos que hacen posible el aprovechamiento de la energía eléctrica por parte de los humanos (1). Para explicar la naturaleza de la electricidad, hay que tener presente que toda la materia está constituida por átomos. Los átomos están formados por un núcleo central en el que hay protones y neutrones y una capa externa en la que orbitan los electrones. Los protones tienen carga positiva, los electrones carga negativa y los neutrones no tienen carga. Así, los átomos son neutros al compensarse las cargas del núcleo con las de la capa externa de electrones. La carga eléctrica es, entonces, una de las propiedades fundamentales de la materia (1).

Figura 1: Átomo

El movimiento de las cargas eléctricas a través de un medio conductor se conoce como corriente eléctrica, y se origina al poner en contacto dos elementos entre los que hay una diferencia de potencial. La corriente eléctrica continua es aquella que fluye de un punto a otro, siempre en el mismo sentido, mientras que la corriente alterna es aquella que fluye de un punto a otro, cambiando de sentido periódicamente. La electricidad comercial a gran escala procede de generadores que producen corriente alterna. La corriente de una pila o batería, en cambio, es del tipo continuo (1).


La energía eléctrica se obtiene por procesos basados en el principio de Faraday. Este físico inglés intuyó que los campos magnéticos podía produ cir electricidad, de manera que colocó un disco de cobre, en forma de herradura, entre los dos polos de un imán, y lo hizo girar, movimiento que indujo una corriente eléctrica en el disco (1). En las centrales de producción de energía eléctrica actuales, lo que gira es una turbina que comunica su movimiento a un grupo de imanes. Al girar, estos imanes modifican la posición del material conductor respecto a las líneas de fuerza del campo magnético, induciendo una corriente eléctrica en el conductor. La energía que impulsa las turbinas en las centrales de generación eléctrica puede ser de muchos tipos –nuclear, hidráulica, térmica, solar, eólica, etc (1). Plantas Térmicas En este grupo caben todas las plantas generadoras que utilizan como fuente primaria el calor proveniente de los combustibles, el calor del mar o del sol. De esta forma pueden ser de combustión o de no combustión. Las plantas Solares térmicas (las que usan el calor del sol) también están consideradas dentro de este tipo de plantas generadoras de energía eléctrica (2). Centrales hidroeléctricas Las plantas hidroeléctricas utilizan la energía hidráulica para producir energía eléctrica. Primero, se construyen embalses donde el agua incide en una turbina hidráulica, produciéndose así energía mecánica, que es proporcionada a un generador para que este la convierta en energía eléctrica (2). Centrales eólicas Es la energía que se puede obtener proveniente de la fuerza del viento. En este sistema se utiliza el mismo principio de los molinos de viento, es decir, se aprovecha la energía eólica, que mueve las aspas, que a su vez mueven el eje de unión con el generador. Se transforma con ello la energía mecánica en energía eléctrica (2). Fotovoltaicos Para producir energía eléctrica se utilizan paneles fotovoltaicos, que son unos dispositivos que convierten la energía solar en energía eléctrica de corriente directa. Estos reciben la radiación solar, la cual contiene cargas llamadas fotones, que inciden sobre las placas del panel, llamadas celdas, constituidas de silicio, provocando el movimiento de los electrones libre. De esta manera se presenta un flujo de electrones a través de las placas de la celda, lo que constituye una corriente eléctrica (2).


IV.

MATERIALES, 

Multímetro Digital

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Voltímetro

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Termocupla

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Laboratorio de Electricidad 

Panel Solar

Bobina



Batería y/o pila

GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Laboratorio de Electricidad 

V.

Lámpara incandescente

PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS

A. Generación de tensión por acción térmica a) Se identificó las partes de la termocupla, en especial los signos de polaridad eléctrica que tenían marcados. b) Se seleccionó la escala del multímetro digital DCV para iniciar la generación de tensión por acción térmica. c) Se conectó la termocupla al multímetro. d) Se puso el multímetro en la función de termómetro De los pasos c y d, se obtuvieron los siguientes resultados:

-

Temperatura (°C)

Tensión generada (mV)

Ambiente

28 °C

0.1

Manos

32 °C

0.2

Termocupla cerca de un elemento calefactor Se encendió la lámpara incandescente y se puso la punta de la termocupla cerca de la lámpara en tres posiciones distintas (cerca, ligeramente alejado y alejado), obteniéndose los siguientes datos:


-

Posición de la termocupla

Tensión(mV)

Temperatura (°C)

Posición 1

3.9

114 °C

Posición 2

0.4

40°C

Posición 3

01

30°C

Termocupla con la lámpara apagada. Luego de apagar la lámpara, con ayuda de la termocupla y del multímetro, pero con la termocupla en una sola posición en diferentes tiempos, se procedió a realizar las mediciones de tensión y temperatura, dichos resultados se muestran a continuación:

TENSION (mV)

TEMPERATURA °C

Minuto 1

0.8

54 °C

Minuto 2

0.3

38 °C

Minuto 3

0.2

34 °C

Minuto 4

0.1

33 °C

B. Generación de tensión por efecto fotoeléctrico 1. Se identificó las partes del panel solar, en especial las marcas d e polaridad eléctrica. 2. Se seleccionó de escala del multímetro en voltaje DC (DCV) para iniciar la generación de tensión por efecto fotoeléctrico. 3. Se conectó el panel solar al multímetro, según se muestra, se pudo observar que tenía una lectura de tensión generada con luz natural. Se procedió a probar diferentes posiciones del panel (buscando la fuente de radiación solar) para lograr una mayor lectura.


4. Se encendió la lámpara incandescente y se utilizó como fuente de radiación luminosa. Se realizó u acercamiento y alejamiento del panel solar, tratando de hallar la posición que brinde mayor tensión generada. 5. Así mismo, se colocó un obstáculo entre la lámpara incandescente y el panel solar, generando sombre la superficie del panel. 6. Se obtuvieron los siguientes resultados:

Panel solar

Tensión (V)

Iluminado con luz solar

9.89

Iluminado con lámpara incandescente

8.52

Obstruido con cuerpo opaco

0.364

C. Generación de tensión por reacción química 1. Se identificó las partes de la batería, en el especial los polos de conexión el ánodo (-negativo) y el cátodo (+positivo). 2. Se seleccionó la escala del multímetro en voltaje DC (DCV) para iniciar la generación de tensión por reacción química. 3. Se conectó la batería al multímetro digital. 4. Se realizó el mismo procedimiento con varias pilas y/o baterías, obteniéndose los siguientes resultados:


Batería

Tensión (mV)

Batería 1 (Bateria duracell 3A)

0.001618 mV

Batería 2 (Bateria mediana)

0.00966 mV

Batería 3 (Bateria grande)

0.001083 mV

Batería 4 (Pila duracell 2A)

0.003132 mV

D. Generación de tensión por acción magnética 1. Se identificó las partes de la bobina, en especial los tres terminales de los devanados y los números de vueltas entre cada uno de ellos. Se realizó la suma indistintamente el primero como 1 y el otro opuesto como 3. 2. Se seleccionó la escala del multímetro en voltaje AC (ACV) para iniciar la generación de tensión por acción magnética. 3. Se conectó la bobina al multímetro en los terminales 1-3 y se puso el imán en el núcleo de la bobina. Mantenimiento fija a la bobina, se desplazó el imán en forma alternada y se anotó el valor más alto en la tabla.

4. Se repitió el procedimiento anterior para los puntos 1- 2 y 2-3. 5. Se tomó uno de los terminales y se experimentó con movimiento del imán en las cercanías de la bobina sin in gresar al interior del núcleo de esta.


6. Con mucho cautela se realizó el movimiento de la bobina manteniendo fijo el imán. 7. Se obtuvieron los siguientes datos:

VI.

Bobina

Tensión (mV)

N° de espiras (e)

Conectores 1-2

36.2

400

Conectores 1-3

46.2

800

Conectores 2-3

35.1

400

CONCLUSIONES 

Se aprendió a identificar y utilizar los diferentes métodos para producir electricidad de manera experimental como: - La electricidad por acción térmica (calor del ambiente, las manos y la lámpara incandescente), el cual se midió con ayuda de la termocupla y el multímetro - La electricidad por efecto fotoeléctrico al utilizar el panel solar - La electricidad por reacción química al utilizar las baterías y las pilas. - La electricidad por acción magnética al utilizar la bobina y los imanes.





Se aprendió a diferenciar las polaridades eléctricas de los distintos generadores de electricidad mediante el uso correcto y seguro de los materiales encomendados y los equipos de medición. La realización de las prácticas de laboratorio, es realmente una forma de poner en práctica los conocimientos que en clase de teoría se aprenden, además ponemos en práctica y/o nos vemos en situaciones dond e podemos realizar innovaciones o experimentos con los materiales entregados.


VII.

BIBLIOGRAFÍA 1. La Electricidad: el recorrido de la energía. (2002). 06/04/2017, de Comunidad de Madrid. Consejería de Economía e Innovación Tecnológica Dirección General de Industria, Energía y Minas. Sitio web: https://www.fenercom.com/pdf/aula/recorrido-de-la-energia-laelectricidad.pdf 2. Materiales didácticos: La Electricidad. (2010). 06/04/2017, de Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. España. Sitio web: http://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/La%20Ener g%C3%ADa.pdf 3. La Electricidad- Parte 2. (2010). 06/04/2017 , de EPEC. Argentina. Sitio web: https://www.epec.com.ar/docs/educativo/institucional/electricidad2.pdf

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