LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO 2.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ELECTROMAGNETISMO

LABORATORIO LA BORATORIO DE ELECTROMAGNETISM ELECTROMAGNETISMO O INFORME INFORME DE LABORATORIO LA BORATORIO II MAGNETISMO, MAGNETISMO, CAMPO MAGNETICO MAGNETICO Y MATERIALES MAGNETICOS

PRACTICA No. 2

PRESENTADO POR:

LUIS GLEIMER LAMBRA L AMBRAÑO ÑO NORIEGA: NORIEGA: CÓDIGO 914654 9146541 1 EDWIN CHAMORRO PARDO: CÓDIGO -1152208252 JORGE ÉDISON DELGADO: CÓDIGO -15373711 ALEJ AL EJANDRO ANDRO CARRANZA CA RRANZA:: CÓDIGO -71362550 JONATÁN JONATÁ N MAZO CÓDIGO CÓDIGO -1036657121 -1036657121::

PRESENTADO PRESENTADO A: JORGE ARISTIZABAL ARISTIZABAL

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL AB IERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA ESCUELA DE CIENCIAS CIENCIAS B ÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA – ECBTI CURSO DE ELECTROMAGNETISMO OCTUBRE DE 2016 MEDELLIN COLOMBIA


INTRODUCCIÓN Como la corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas eléctricas (un imán también se puede considerar constituido por corrientes eléctricas microscópicas), entonces el movimiento de una carga eléctrica es el origen del campo magnético, y la presencia de este campo se acusa por la aparición de una fuerza sobre otra carga que se mueve en el espacio donde existe este campo.

El curso de electromagnetismo nos será de vital importancia porque nos ayudara a entender el funcionamiento de muchos de los aparatos con los que diariamente interactuamos, como los motores eléctricos, Las sud estaciones, generadoras de energías las dinamos el principio de una bobina, los capacitores como es el inducido eléctrico para un trasformador


PRACTICA No. 2 MAGNETISMO, CAMPO MAGNETICO Y MATERIALES MAGNETICOS Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: Conceptos de magnetismo. Forma de trabajo: Colaborativo Procedimiento:

Experimento 1 Conectar la bobina de espira al amperímetro. 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 los cambios de valor en el amperímetro y apunte sus observaciones.

Conecte las terminales del amperímetro a la bobina de 50 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia Anterior. Registre sus observaciones y vaya sacando conclusiones.

RTA: Se pudo apreciar un movimiento oscilatorio que aumenta desde que se pasa el imán dependiendo de la fuerza que se le aplica, hasta que se saca dejándolo por fuera y la aguja se detiene en el cero.


Conecte las terminales del amperímetro 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.

RTA: Con más claridad se ve que la aguja en el galvanómetro con la bobina de núcleo de aire de 100 espiras, se probó que se mueve de forma más acelerada.

Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imán de barra y si percibe cambios apunte con cuidado sus observaciones.

RTA: Al introducir un imán siguiendo el paso anterior por dentro de la bobina, con los polos invertidos, la aguja del galvanómetro se desvía en un inicio hacia el lado opuesto al que se movió antes, debido a que el sentido del de los electrones que están dentro del alambre cambia al invertirse la polaridad del imán.


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 amperímetro; ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes velocidades y analice con cuidado el valor en el amperímetro. Apunte una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso.

RTA: Cuando se pasan dos imanes, se genera un campo magnético de mayor, además de que si se hace más rápido y aplicándole más fuerza en el núcleo de aire de la bobina, la aguja del galvanómetro reacciona inmediatamente y se mueve con mayor rapidez que antes. Si se mueven despacio, la aguja se mueve despacio, y si se hace rápido, se mueve rápido. Si se deja de hacer un movimiento constante como se estaba haciendo, el galvanómetro marca 0.

1. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja cuando el imán se introduce en la bobina de una espira:

RTA: Se conectó el amperímetro a una bobina de 3 ohmios, se le dio movimiento a un imán en el centro de la bobina y este género una energía de 2,5 ma. esto se debe a que la interacción del imán con la bobina genera un campo electromagnético.

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.

RTA: Cuando se trabaja con la bobina de 140 espiras esta genero una energía de 3,5 ma, mientras que en la bobina de 600 espiras genero una energía de 2,5 ma. Estas mediciones están predeterminadas por la velocidad en que la persona mueva los imanes dentro dela bobina; ya que en teoría con una energía constante el de mayor espiras genera más energía.

3. 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:

RTA: Hemos observado que al generar un movimiento dentro de la bobina con los imanes, este nos arroja una lectura de energía en el multímetro, la dirección del movimiento hecho por el imán en la bobina nos genera una lectura negativa o positiva dependiendo del polo al que sea movido este.


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.

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”.

RTA: Si un imán se mueve rápidamente en el interior de una bobina de alambre, en éste se induce una corriente. Si el imán se remueve rápidamente, se induce una corriente en la dirección opuesta (  disminuye a través de la bobina). Más aún, si el imán se mantiene estable y la bobina de alambre se mueve hacia o desde el imán, de nuevo se induce una F.E.M. y fluye una corriente. Se requiere el movimiento o el cambio para inducir una F.E.M. No importa si el imán o la bobina se mueven. Es su movimiento relativo el que cuenta.

3. Encuentre los factores que afectan directamente la “F.E.M” (fuerza electromotriz) generada en un sistema de inducción y explique la influencia en la generación del voltaje inducido de cada uno de ello s

RTA: La F.E.M de una batería es el voltaje máximo posible que ésta puede suministrar entre sus terminales. La terminal positiva de la batería se encuentra a un potencial más alto que la negativa. Puesto que una batería está hecha de materia, existe una resistencia al flujo de las cargas dentro de la misma. En el caso de una batería ideal con una resistencia interna igual a cero, la diferencia de potencial a través de la batería (conocida como voltaje entre las terminales) es igual a su F.E.M. Sin embargo, en una batería, en un circuito donde exista corriente, el voltaje entre las terminales no es igual a la F.E.M. de la batería. El valor de la fuerza electromotriz F.E.M o diferencia de potencial, coincide con la tensión o voltaje que se manifiesta en un ci rcuito eléctrico abierto, es decir, cuando no tiene carga conectada y no existe, por tanto, circulación de corriente.


Experimento 2 Campo magnético alrededor de un alambre recto y largo. 1. Coloque el cartón en el borde de una mesa de laboratorio. Atraviéselo con el cable de manera que pase perpendicularmente por un agujero en el centro del cartón, como muestra la figura. Ponga el soporte de tal forma que el alambre pueda enrollarse en las pinzas y baje por el soporte hasta el amperímetro, después conéctelo a la terminal positiva de la fuente de poder. La parte del alambre que se encuentra debajo del cartón debe continuar verticalmente por lo menos 10cm (0.1m) antes de prolongarse por la mes a hasta la terminal negativa de la fuente de poder. Verifique la polaridad apropiada de la fuente de poder y del amperímetro cuando conecte los alambres.

2. Active la fuente de poder y genere una corriente de 500mA (0.5A). Coloque la brújula al lado del alambre. Debe tenerse mucho cuidado con esta experiencia puesto que el alambre puede recalentarse si se deja la corriente circulando por mucho rato. Desplace la brújula lentamente alrededor del alambre para trazar el campo magnético. Registre sus observaciones y haga un dibujo del campo magnético generado alrededor del alambre.


3. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la corriente circule en dirección opuesta. Accione la fuente de poder y dibuje ahora la dirección del campo magnético alrededor del alambre, empleando la brújula. Registra tus observaciones y has un dibujo del campo magnético alrededor del alambre

RTA: Al desplazar la brújula, la aguja de la brújula se mueve levemente hacia la derecha. Al invertir las puntas, la aguja de la brújula se mueve hacia la izquierda.

Experimento 3. El Campo magnético generado por una bobina.

1. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar corto eléctricos entre espiras) y enróllelo cuidadosamente alrededor de un núcleo (un pedazo de varilla de hierro o de acero) y pele intencionalmente las puntas del d ispositivo (acabas de realizar una bobina conocida como un solenoide)

2. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de poder. Genere una corriente de 100mA (se puede colocar una resistencia de protección entre la fuente y la bobina para evitar calentamientos o cortos eléctricos).

3. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados aleatoriamente y analice cuántos son capturados por el dispositivo. Apaga la fuente y anota tus observaciones. Actívale nuevamente y describe lo que percibes; estás experimentando con un electroimán (consulta sobre este término).

RTA: Al conectar tensión a la bobina, el núcleo de la misma se transforma en un imán (electroimán) y al acercarlo a los clips, alcanza a atraer un solo clip.


4. Quita intencionalmente el núcleo (la barrita donde enrollaste el alambre) y repite la experiencia anterior. Trata de sacar interesantes conclusiones.

RTA: Al retirar el núcleo del electroimán, el campo electromagnético pierde su capacidad magnética, es decir, la fuerza.

5. Trata de determine la polaridad del electroimán generando una corriente en la fuente de poder y pasando una brújula varias veces por la bobina.

ANÁLISIS 1. ¿Qué relación encuentras entre la corriente que transporta un conductor y el campo magnético que se genera a su alrededor?

RTA: Directamente proporcionales, ya que el sentido de la corriente determina el sentido en que se genera el campo magnético.

2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y aplicarla y realizar el diagrama de los parámetros involucrados en el estudio de la corriente eléctrica que pasa por un alambre recto para generar un campo magnético.

RTA: La regla de la mano derecha es un método para determinar direcciones vectoriales y tiene como base los planos cartesianos.

3. ¿Qué efecto magnético tiene el cambiar la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor eléctrico?

RTA: Al cambiar la corriente eléctrica, cambia de igual forma el campo magnético, es decir, son directamente proporcionales.

4. ¿Qué factores determinan la capacidad de un electroimán? ¿Qué tan determinante es la naturaleza de su núcleo?

RTA: Tiene que ser un conductor eléctrico, el núcleo debe ser de tal material, el calibre del alambre y la cantidad de espiras en el electroimán.


5. Los imanes de barra son muy conocidos y fáciles de adquirir comercialmente. Encuentre relaciones y diferencias entre un “electroimán” y un “imán de barra”.

RTA: El electroimán y el imán de barra poseen los dos polos, los cuales generan las líneas de campo.

6. Analizar la forma y la intensidad de los campos magnéticos generados por dos solenoides uno con núcleo de aire y otro con núcleo de material f erro magnético, cuando sus terminales se conectan a una fuente de poder.

RTA: Al analizar un solenoide sin núcleo cuando se conecta a una fuente detención vemos que este por ser una bobina genera un campo magnético dentro de las espiras que parte de un polo hacia el polo opuesto. Este campo es muy débil y poco uniforme pero está presente y su utilidad es poca; a diferencia de un solenoide con núcleo ferromagnético, el cual aprovecha todo el campo generado por la circulación de la corriente y lo concentra de manera eficaz produciendo un flujo homogéneo y una m ayor fuerza e intensidad


7. Cuando un conductor eléctrico se sumerge en un campo magnético se genera sobre él una fuerza magnética; consultar efectos y propiedades. Simultáneamente se presenta un torque (torca) sobre el alambre, consultar efectos, propiedades y aplicaciones cotidianas de este fenómeno.

RTA: La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.


CONCLUSIÓN



El aire no es un buen conductor del flujo magnético.



Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las habilidades y destrezas exigidas en el curso, cumpliéndose que las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento.



Todo lo anterior sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él.

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