ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIAS E INGENIERIAS ECBTI ELECTROMAGNETISMO

INDUCCION ELECTROMAGNETICALABORATORIO III

DAVID ERNESTO GOMEZ VELASCO. Código 1,070.590.859

JEISON FREDY TOVAR GONZALEZ Código: 93,236,745

HERNAN DARIO AGUDELO Código: 5, 825,122

TUTORING. RAUL CAMACHO BRIÑEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA ECBTI

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICAIbagué, noviembre 2014

INTRODUCCION

Realizar de forma dinámica, los siguientes laboratorios, con el fin de comprender la teoría vista en el módulo.

OBJETIVOS

Utilizando los recursos del medio, conocer como se puede generar corriente eléctrica usando un imán.

Investigar la relación entre el flujo de carga eléctrica y el tiempo que tarda en almacenarse energía eléctrica en forma de campo en una región adecuada, un capacitor

Realizar una grafica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje ene l condensador

Investigar analítica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un condensador.

Explorar la forma, directa e interacción de los campos magnéticos.

CONTENIDO

INDUCCION ELECTROMAGNETICA

Por la época de 1831, el inquieto Faraday percibió que, cuando un conductor eléctrico se desplaza en un campo magnético, se genera o se induce en el sistema una corriente eléctrica.

Después de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un máximo valor. Este fenómeno de generación de corriente eléctrica se denomina inducción electromagnética y la corriente generada se conoce como inducida. Esta experiencia fue enriquecida significativamente con los aporte de Henry y de Lens, quienes desde lugares muy lejanos entre si, contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ley de inducción electromagnética de Henry-Faraday y que gobierna el mundo de la inducción.

MATERIALES:

Bobina con núcleo de aire y 50 espiras.Bobina con núcleo de aire y de 100 espirasDos imanes de barraCables conectoresGalvanómetro con cero en el centroBobina de una sola espira

PROCEDIMIENTO

1. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro, introduzca uno de los dos imanes de barra a través de la bobina y comienza a generar con su mano y en el interior un movimiento armónico simple. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones.

RTA: al pasar el iman de una sola espira se observa un movimiento muy leve en el galvanómetro y este para detectarlo debe ser rápido

2. Conecte las terminales del galvanómetro 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: Al pasar el imán por el núcleo de la bonina se observa el movimiento del galvanómetro que es pulsante a medida que entra y sale el imán generando una pequeña corriente, ya que si se deja quieto deja de haber cambio de polaridad y por ende no hay un flujo de electrones que no cortan el conductor por él no se observa respuesta alguna en el galvanómetro

Dependiendo de la variación (Velocidad) del conductor cortando el campo magnético o viceversa así es el flujo de electrones.

3. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Introduzca el imán en la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones.

RTA: Cuando el imán comienza a pasar por la bobina se nota un movimiento más intenso de la aguja del galvanómetro, también se observa que dependiendo de la velocidad del movimiento del imán así mismo es la desviación de la aguja y en el momento de estar en reposo el imán deja de fluir corriente por la bobina.

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

RTA: al cambiar la polaridad del iman de barra cambia el flujo del campo magnético así mismo cambia el fuljo de la corriente inducida en la bobina.

5. 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: al acercar el iman a la bobina aumenta el flujo de campo magnético que atraviesa cada una de sus espiras y se induce una corriente eléctrica y cuando el iman está en reposo el flujo de campo magnético no cambia y cuando se aleja el imán disminuye el flujo magnético y también se induce una corriente eléctrica pero en el sentido contrario al momento que ingreso el iman a la bobina.

6. 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.

La presencia de corrientes inducidas en la bobina implica la existencia de una fuerza electromotriz inducida la cual este presente durante el tiempo en que el campo magnético está variando

EL CAPACITOR

Objetivo Investigar la relación entre el flujo de carga eléctrica y el tiempo que tarda en almacenarse energía eléctrica en forma de campo en una región adecuada, un capacitor

Objetivos específicos Realizar una gráfica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el condensador. Investigar analítica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un condensador.

Materiales Un capacitor de 1000µF, resistencia de 10kΩ, resistencia de 27kΩ, voltímetro, fuente de voltaje, amperímetro CD y un cronómetro.

EL CAPACITOR

El capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica, una forma antigua de un capacitor es el recipiente de Leyden. Los capacitares están integrados por dos placas conductoras separadas por aire u otro material aislante, conocido como dieléctrico. La capacitancia o capacidad de un capacitor, depende de la naturaleza del material dieléctrico, el real de las placas y la distancia entre ellas.

La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor, una batería, una resistencia, un voltímetro y un amperímetro, que no se muestra y que se conecta en serie para medir la intensidad de corriente. La resistencia es un simple

dispositivo que se opone al paso de corriente eléctrica. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperes; 1 coulomb/segundo = 1 ampere. Cuando el interruptor está abierto, como muestra la figura uno, no fluye corriente eléctrica de la batería. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor, pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del capacitor es de material aislante. A medida que la carga se acumula en el capacitor, aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. En este punto, el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. La capacitancia, C, se encuentra por medio de la siguiente relación C=q/v donde C es la capacitancia en faradios, q es la carga en coulombios y V es la diferencia de potencial en volts. En este experimento, usted empleará un capacitor y medirá la intensidad de corriente que fluye hacia él en un periodo. Luego determinará la capacitancia del capacitor

Informe 1. Arregle el circuito como muestra la figura uno. El amperímetro, el capacitor y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Vea las marcas + y - en los componentes del circuito. La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería. Si las conexiones se invierten, el capacitor puede dañarse. Las resistencias no tienen extremo + o +. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor.

RTA

2. Con un compañero de práctica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores de corriente, encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas. En el instante que se enciende la fuente, circulará una gran corriente. Tome lectura de la corriente cada cinco segundos, el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente, hasta que sea demasiado pequeña para

medirla. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. Registre las lecturas en la tabla 2.

3. apague la fuente de poder. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo.

4. Reemplace la resistencia 27KΩde por la resistencia de 10KΩ

5. Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de10KΩ .Registre las lecturas en la tabla 2.

6. Después de que se han tomado todas las lecturas, desmantele el circuito. Asegúrese de desconectar todos los cables de la fuente de poder

TABLA N o 1Voltaje Capacitancia Resistencia 1 – 2 15 v 1000µf 27KΩ – 10KΩ

TABLA No 2

Resistencia 127KΩ

Voltaje en C con R1

Resistencia 2 1KΩ

Voltaje en C con r2

Tiempo (Seg) Corriente mA V Corriente mA V0 0 0 0 05 0.34 0,73 0.93 4.0910 0.30 2,63 0.65 5,4415 0.20 4,46 0.45 8,4520 0.20 6 0.35 10.5625 0.20 7,2 0.26 11,6730 0.20 8,15 0.19 12,5235 0.10 8,94 0.14 13,240 0.10 10,00 0.10 13,6745 0.10 10,51 0.09 13,9450 0.10 10,91 0.06 14,2155 0.10 11,23 0.05 14,4060 0.10 11,48 0.04 14,5265 0.09 11.76 37 µamp 14,6270 0.08 11,99 32µamp 14,7075 0.007 12,20 28 µamp 14,7680 0.006 12,30 25 µamp 14,8085 0.006 12,53 22 µamp 14,8390 0.005 12,69 21 µamp 14,8795 0.005 12,81 19 µamp 14,89100 0.004 12,93 19 µamp 14,89105 0.004 13,05 18 µamp 11.26110 0.003 13,15 17 µamp 14,90115 0.003 13,25 17 µamp 14,90120 0.003 13.33 17 µamp 14,91125 0.003 13,42 17 µamp 14,91130 0.002 13,49 16 µamp 14,91

Describa con sus propias palabras ¿Por qué la corriente inicio en un valor máximo y descendió hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando?

RTA: Porque la resistencia funciona como una carga para el circuito y eso retrasa que el capacitor se cargue completamente aumentando la corriente en este y con muy poco voltaje, a medida que ve carga el capacitor va aumentando el voltaje y la corriente disminuye hasta quedar en cero.

2. Analice los datos obtenidos con las resistencias. Explique la función de la resistencia en el circuito.

RTA la resistencia tiene como función crear una corriente para que el capacitor se carge ya que este tiene un espacio entre sus placas y no al no haber contacto no generan corriente lo que hace necesaria la resistencia para que esta lo pueda generar y asi poder cargar el capacitor

Pregunta Describa cómo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor), capaz de cargarse y descargarse a una rapidez específica y constante, podría dársele algún uso. Este sistema tiene enormes aplicaciones; consultar.

RTA: Los circuitos RC pueden usarse para filtrar una señal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras. Los filtros RC más comunes son el filtro paso alto, filtro paso bajo, filtro paso banda, y el filtro elimina banda. Entre las características de los circuitos RC está la propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo; reciben el nombre de filtros debido a que son capaces de filtrar señales eléctricas de acuerdo a su frecuencia.

NATURALEZA DEL MAGNETISMO Objetivo General Explorar la forma, dirección e interacción de los campos magnéticos.

Objetivos Específicos Conocer los polos magnéticos de un imán Estudiar las líneas de campo de en un imán Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metálicos Estudiar la inducción magnética

Materiales Imanes. Papel Bond. Clips. Brújula Magnética. Clavo de Hierro. Limaduras de Hierro.

Repaso de conceptos. Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magnéticas, sólo el hierro, cobalto y níquel, y sus aleaciones, forman poderosos imanes permanentes. Las aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad, lo que no sucede con las de cobalto o níquel. Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son capaces de atraer o repeler otros imanes, tanto en su cercanía como a cierta distancia. Si un objeto contiene Fe, Co o Ni y un imán se acerca a él, el imán inducirá magnetismo en el objeto y después interactuará con él. En

consecuencia, un imán puede atraer a un clavo que al principio no era un imán. El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo ejerce sobre otro a cierta distancia. Al igual que la fuerza gravitacional y eléctrica pueden explicarse mediante los campos gravitacional y eléctrico, las fuerzas magnéticas pueden explicarse en términos del campo magnético alrededor de un imán. Una brújula es un pequeño imán que tiene la libertad de girar un eje en un plano horizontal. El extremo del imán que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte (N). El extremo opuesto del imán se llama polo sur (S). La dirección de las líneas del campo magnético se define como la dirección a la cual apunta el polo norte de una brújula cuando se pone en un campo magnético.

Procedimiento

1. Experimento A. Tipos de Polos Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. Para verificar que apunta hacia el norte, coloque la brújula sobre la mesa; luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. El imán debe provocar la desviación de la aguja de modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imán. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula, tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. Si ambos imanes tienen la orientación correcta, proceda entonces con el experimento.

2. Experimento B. Líneas de Campo Magnético

1. Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel. Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel. Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético.

Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán.

Experimento C. Líneas de Campo Magnético entre Polos

1. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas definidas. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético, mostrando la orientación polar de los dos imanes.

4. Experimento E. Propiedades de la Piedra Imán 1. Acerque un imán a los clips. Registre sus observaciones.

Podemos concluir que al acercar el iman alos clips estos son atraídos instantáneamente al iman ya que estos son metalicos

2. Acerque una brújula al imán y muévala alrededor de él. Registre sus observaciones.

Al mover el iman alrededor de la brújula está dependiendo con el polo que se le acerque apunta norte con norte se repelen.

5. Experimento F. Magnetismo Inducido

1. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra. Después acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Anote sus observaciones.

Al acercar los clips al iman que tiene el clavo se observa que las propiedades magnéticas también son transmitidas al clavo

2. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. Advierta que el extremo libre se ha convertido en un polo. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió.

Al igual que sucede con los clips el magnetismo es transmitido por el clavo y al igual la dirección de la brújula cambia cuando los polos del campo y de la brújula interactúan. Análisis

1. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético.

RTA: El punto donde más se concentran las líneas de campo magnético, son los polos de los imanes.

2. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales.

RTA: cuando se acercan dos polos iguales, estas líneas de campos no tienden a saltar de un polo a otro, si no que se empiezan a comprimir hacia su propio polo. Cuando esta compresión es máxima, las líneas de campo tienden a expandirse, lo que provoca que los polos iguales de dos imanes no puedan acercarse y se repelan.

3. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes.

RTA: Las líneas de campo magnéticas exteriores suelen ir del polo Norte al polo Sur. Por lo tanto, cuando se acercan dos polos opuestos, estas líneas tienen a saltar de un polo a otro: tienden a pegarse. Y según sea la distancia entre los dos imanes esta atracción será mayor o menor.

4. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra.

RTA al acercar el polo norte del iman la aguja de la brújula tomara el dirección el sur donde se ubicaba el norte y viceversa.

5. Resuma las propiedades de un imán.

RTA los imanes son materiales capaces de atraer ciertas sustancias llamadas magnéticas como el hierro, acero, cobalto y níquel. En cambio no atraen sustancias como la madera la arena o el oroEllos tienen dos polos el norte y sur, polos del mismo nombre se repelen y los de distinto se atraen. Si se rompe un iman las divisiones de este se volverán otro iman pero más débil