Practica 2

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Aguilar Juan, Rodríguez Carlos, Pinto Javier, Guillermo Buenaventura

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Informe laboratorio 2 electromagnetismo electromagnetismo Juan Carlos Aguilar Código: 80732249, Carlos Rodríguez Código: 1033747055, Javier Pinto Código: 1015431587, Guillermo Buenaventura Código: 79600790 Universidad nacional abierta y a distancia UNAD  Bogotá, Colombia  [email protected]  [email protected] om [email protected]  jaipinto920@hotma  [email protected] il.com [email protected]

 Abstracto —   Aquí se presentan los procedimientos realizados en busca de dar solución a la guía del componente práctico de la asignatura electromagnetismo, la guía se divide en tres prácticas, la primera denominada campo electrostático, potencial eléctrico y campo eléctrico en la materia; el segundo denominado magnetismo, campo magnético y materiales magnéticos y por último la tercera practica denominada inducción electromagnética  Índice de términos —   corriente eléctrica, campo eléctrico, campo magnético, inducción electromagnética

Por lo descrito anteriormente el informe que se realiza se  puede tomar como base complementaria para las personas interesadas en conocer acerca de problemas de tipo aplicativo y como utilizar el procesamiento procesamiento analógico de señales señales para la  búsqueda de soluciones alternativas; de igual manera fortalecer la forma de buscar estrategias que un ingeniero  puede tener en cuenta al momento de buscar dar solución a una necesidad de la sociedad en general. II. PRÁCTICA 2: MAGNETISMO, CAMPO MAGNETICO, MATERIALES MAGNETICOS

 A. Experimento 1

I. I NTRODUCCIÓN L conocimiento de la naturaleza y sus interacciones con el hombre, ha sido una de las tareas que esté se ha fijado en  busca de lograr entenderla y saber cómo transformar su realidad en busca de un bien común para la humanidad.

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Se conectó una bobina de espira de 300 Vueltas a un amperímetro. Luego se introdujo un imán realizando un movimiento armónico simple, logrando evidenciar en el amperímetro corrientes directamente proporcionales a la frecuencia con la cual se movía el imán dentro de la bobina.

El programa electromagnetismo es una asignatura que se desarrolla bajo la finalidad del entendimiento de fenómenos físicos y de cómo estos modifican las variables físicas de corriente, campo eléctrico y campo magnético, por lo tanto  para conseguir los resultados esperados durante el desarrollo de la asignatura es necesario dar solución a unas prácticas de laboratorio que ayuden a afianzar los conocimientos teóricos que se estudian de forma paralela en el campus campus virtual. Para la realización de las practicas es necesario tener presente ciertos aspectos que hagan la actividad más eficiente y con ello conseguir dar una respuesta y una solución a la guía de actividades, por este motivo es necesario hacer una inmersión en la lectura relacionada en la que se abordan los temas necesarios para el desarrollo de los ejercicios, en consecuencia este informe se hace con la necesidad de sumergirse en el tema en mención, lo cual dejara como resultado la asimilación de nuevos conocimientos que se serán útiles para enfrentarse a los problemas de ingeniería que aparezcan en la vida  profesional de los participantes. participantes.

 Imagen 1. Conexión Conexión bobina bobina y amperímetro amperímetro

Se repitió la prueba anterior con una bobina de 1200 vueltas obteniendo resultados similares a la prueba con la bobina anterior.

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Se repito el experimentó utilizando dos imanes y generando el mismo movimiento armónico logrando evidenciar una mayor corriente en el amperímetro.

Figura 2: Circuito campo magnético

 Imagen 2. Corriente generada por el movimiento del iman

1. Se determina que solo el hecho de introducir el imán en la  bobina sin realizar ningún movimiento no se obtine niguna corriente; lo que genera la corriente es la frecuencia con la cual las espiras entran en contacto con el campo magnético generado por el imán. Esta corriente generada es directamente proporcional a la frecuencia del movimiento del imán y la cantidad de espiras de la bobina. 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”. Se determina que dependiendo de la polaridad con la cual se introduzca el imán en la bobina la corriente tiene diferente  polaridad, por que cambia el sentido de la inducción magnética generada por el imán y las espiras

 Imagen 3. Montaje figura 2

Utilizando una fuente de corriente se generó una corriente de 500mA (0.5A), luego se colocó una brújula en el extremo del cable como se muestra en la siguiente imagen.

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 ellos. Se determinaron los siguientes factores: Cantidad de espiras de las bobinas. El campo magnético generado por el imán. (gauss) La frecuencia con la cual se mueve el imán dentro las espiras. La polaridad del imán. • • •

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 Imagen 4. Muestra la ubicación de la brújula

Se evidenció un movimiento de la aguja hacia el costado derecho afectando la detección del campo magnético de la  B. Experimento 2: campo magnético alrededor de un alambre  brújula. recto y largo

Se colocó un cartón el borde la mesa de laboratorio. Se atravesó con el cable como se muestra en la figura como muestra la figura 2. Se conectó a la terminal positiva de la fuente de poder y el otro extremo se instaló una resistencia de 100 ohm y de la resistencia al terminal negativo de la fuente de poder.

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Aguilar Juan, Rodríguez Carlos, Pinto Javier, Guillermo Buenaventura Se invirtió la polaridad de la fuente y se logró evidenciar que la brújula realizaba un movimiento contrario al mostrado con la polaridad anterior (campo magnético inverso)

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en el estudio de la corriente eléctrica que pasa por un alambre recto para generar un campo magnético.

C. Experimento 3: Campo magnético generado por una bobina  Imagen 7. Regla de la mano derecha

 Imagen 5. Prueba solenoide

Tomando un pedazo de cable (utilizado para bobinas) se  pelaron las puntas y se enrolló en un pedazo de varilla; se conectaron las puntas a la fuente de poder generando una una corriente de 100mA. Se acercó la bobina a un conjunto de clips capturando unos cuantos, luego se apagó la fuente y los clips siguieron sujetos  por un tiempo y luego se soltaron.

 Imagen 8. Regla de la mano derecha aplicada a un conductor

3. ¿Qué efecto magnético tiene el cambiar la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor eléctrico? El efecto magnético es directamente proporcional a la corriente que circula por un conductor (mayor corriente = mayor campo magnético) 4. ¿Qué factores determinan la capacidad de un electroimán? ¿Qué tan determinante es la naturaleza de su núcleo?

 Imagen 6. Muestra la prueba realizada con los clips

Se retiró el núcleo del cable y se generó nuevamente 100mA  pero ahora no capturo ningún clip.  D. Análisis

Factores de un electroimán o solenoide: a) El número de espiras. (A mayor número de espiras será mayor el campo magnético)  b) La separación de las espiras. c) El tipo de núcleo. d) El área o sección transversal e) La cantidad de corriente. Dependiendo del núcleo se proporciona una trayectoria más fácil a las líneas de fuerza magnéticas (ej. vacío o núcleo de hierro)

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

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”.

La corriente que circula por un conductor genera un campo magnético circular alrededor del cable, como se evidencio con el experimentó de la brújula.

Un imán y un electroimán son capaces de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro. Un imán es un material natural como la o artificial (aleaciones), también pueden ser permanentes o temporales, es decir que conservan el magnetismo o no lo conservan (ej. la magnética)

2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y aplicarla y realizar el diagrama de los parámetros involucrados

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Un electroimán es un imán que funciona con electricidad. Puede conectarse y desconectarse (ej. Bobinas)

Se evidencio que la dirección del campo magnético en un conductor cambia según el sentido de la corriente.

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 ferro magnético, cuando sus terminales se conectan a una fuente de poder.

El efecto magnético es directamente proporcional a la corriente que circula por un conductor (mayor corriente = mayor campo magnético)

La intensidad del campo magnético es mucho mayor en núcleo de hierro ya que si en lugar del aire, se coloca un núcleo de hierro, se hace más intenso el campo magnético. Y se debe a que el hierro proporciona una trayectoria más fácil a las líneas de fuerza magnéticas, creando así líneas de flujo en el núcleo, mismas que se suman a las líneas de flujo de la bobina.

IV. R EFERENCIAS

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. Sobre un conductor por el que circula una corriente eléctrica y que se encuentre dentro de un campo magnético existe una fuerza magnética. El sentido de la fuerza también calcula por la regla de la mano derecha, considerando a la velocidad de las cargas positivas en la misma dirección del conductor. El módulo de la fuerza se calcula como:  =  ∗  ∗  ∗ ()

Fuerza sobre un conductor F = Fuerza magnética [N] I = Intensidad de corriente [A] l = Longitud del conductor dentro del campo [m] B = Campo magnético [T] θ = Ángulo [grados o radianes] Si el conductor es paralelo al campo magnético, la fuerza es 0. EL torque (torca) es la cantidad que determina la fuerza que el imán puede ejercer sobre las corrientes eléctricas y el par que un campo magnético ejerce sobre ellas Una espira con corriente en un campo magnético puede experimentar un torque. Este fenómeno es la causa que hace trabajar los motores de corriente directa y el galvanómetro. III. CONCLUSIONES Se determinó que la corriente generada por imán en una  bobina, es directamente proporcional a la frecuencia del movimiento del imán y la cantidad de espiras de la bobina. Se determina que dependiendo de la polaridad con la cual se introduzca el imán en la bobina la corriente tiene diferente  polaridad, por que cambia el sentido de la inducción magnética generada por el imán y las espiras

[1] Resnick-Halliday-Krane: Física volumen II, 4a edición, CECSA. S. M. Lea, J. Buerke, La naturaleza de las cosas vol II, International Thomson Editores. [2] R. P. Feynman. Lectures on Physics, Tomo II, Fondo Educativo Latinoamericano. [3] F. Sears, M. Zemanski y H. D. Young, Física Universitaria, volumen 2, Addison Wesley [4] Serway R, Jewett J. (2008). Physics for scientists and engineers. (seventh edition) USA: Thomson higher education.