Modulode Electric Id Ad y Magnetismo[1]

8/3/2019 Modulode Electric Id Ad y Magnetismo[1]

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DISEO Y CONSTRUCCION DE UN MODULO DIDACTICO DE ELECTRICIDAD YMAGNETISMO

ERIKA FERNANDA CORDOBA MORA

JORGE ESTACIO

Propuesta presentada al comit de investigacin como requisito para obtener el ttulode ingenieros


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UNIVERSIDAD ANTONIO NARIO

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRO

SAN JUAN DE PASTO2010


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RESUMEN

El objetivo de este proyecto es disear y construir un modulo para la enseanza deelectricidad y magnetismo el cual ser un entrenador til para hacer prcticascorrespondientes al rea de fsica.

Para realizar este proyecto se aplica todos los conocimientos obtenidos hasta finalizar lacarrera y Una vez terminado el proyecto se espera que funcione correctamente, para ello serealizaran las pruebas necesarias verificando paso a paso el funcionamiento de cada etapa,en el transcurso de verificacin se realizaran los ajustes necesarios para que al final resulte unmodulo que cumpla con las funciones y especificaciones necesarias.

Con la creacin de este modulo se pretende mejorar el aprendizaje de los estudiantes paraesto el modulo tendr un manual de apoyo, til para desarrollar ejercicios prcticos y realizarel montaje y simulacin de proyectos de los alumnos, ya que la prctica es una alternativapara que el alumno adquiera una mejor comprensin de la materia y la energa, de una

manera visible, sensitiva o auditiva por medio de la experimentacin, observacin, anlisis yaplicacin de los conocimientos adquiridos en el aula.

El MODULO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO ayuda a docentes y estudiantes deIngeniera de la Universidad Antonio Nario a experimentar y comprobar los principios yfenmenos fsicos relacionados con este tema. Est compuesto bsicamente por dosunidades temticas:

Unidad 1. Principios elctricos, magnitudes elctricas y aplicaciones de la energa elctrica

Unidad 2.Principios magnticos, magnitudes magnticas y aplicaciones de la energaelectromagntica,

El estudio de Principios elctricos Y magnticos presenta las nociones bsicas de energaelctrica y uso para facilitar la comprensin de los fenmenos relacionados con la energa ysu uso en la cotidianidad para beneficio de la humanidad.

ABSTRACT


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The objective of this project is to design and to build an I modulate for the electricity teachingand magnetism which will be an useful trainer to make you practice corresponding to thephysics area.

To carry out this project it is applied all the obtained knowledge until concluding the career and

once ended the project is expected that it works correctly, for they were carried out it thenecessary tests verifying step to step the operation of each stage, in the verification coursethey were carried out the necessary adjustments so that at the end it is an I modulate that itfulfills the functions and necessary specifications.

With the creation of this I modulate he/she seeks to improve the learning of the students forthis the I modulate he/she will have a support manual, useful to develop practical exercisesand to carry out the assembly and simulation of the students' projects, since he/she practices itit is an alternative so that the student acquires a better understanding of the matter and theenergy, in a visible, sensitive or auditory way by means of the experimentation, observation,analysis and application of the knowledge acquired in the classroom.

1. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA

En el programa de Ingeniera Electromecnica la Universidad Antonio Nario no cuenta coninstrumentos didcticos para realizar prcticas de electricidad y magnetismo, las cuales sonnecesarias e indispensables para el desarrollo de habilidades en el rea de electricidad ymagnetismo, siendo este un mtodo complementario a las clases tericas lo cual ayuda a la

comprensin y al buen desempeo terico- prctico de los estudiantes.

Es de gran importancia darle solucin al problema y la debilidad que se presenta al nocomplementar la teora con la prctica, ya que es necesario tener hechos reales de loaprendido tericamente. La prctica experimental juega un papel vital en el perfeccionamientode la enseanza y es uno de los ejes principales en el estudio.

la formacin profesional necesita un conjunto de conocimientos y habilidades, que sepretende que el alumnado adquiera en el centro educativo, ya que est encargado de utilizarestrategias metodolgicas de enseanza que faciliten la integracin de conocimientostecnolgicos y prcticos para facilitar al alumnado la adquisicin de competenciasprofesionales propias del campo especfico que se trate. Los conocimientos, habilidades yactitudes que el alumnado ha de adquirir para llegar a obtener competencia en la profesin,son precisas adquirirse tanto desde el mbito terico como desde el prctico y de formafuncional poniendo en relacin ambos. Es, por eso, necesario que desde el centro educativo


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se planteen estrategias que faciliten esta dependencia entre lo terico y el campo prctico. Sebusca de que el estudiante participe en el ejercicio y encuentre la solucin del problemaplanteado. De tal modo, que en clase se puedan analizar los procedimientos de solucin, losresultados obtenidos y las dudas o aspectos no comprendidos por los estudiantes.

La participacin activa de los alumnos en la resolucin de un ejercicio facilita el aprendizaje yla capacidad de resolucin de los problemas. Las clases prcticas permiten poner al alumnoen contacto con instrumentos de resolucin de problemas y toma de decisiones en casosconcretos, que les acercan a las situaciones reales y permiten comprender la aplicacinprctica de los modelos tericos.El problema radica en la separacin de la teora con la prctica. Un alumno no aprendedemasiado slo con sentarse en un aula escuchando a sus profesores, y memorizandotareas. Para aprender hay que emocionarse con lo que se est estudiando, poner en prcticalo expuesto tericamente, hay que hablar sobre lo que se est aprendiendo, escribir sobreello, relacionarlo con experiencias pasadas y aplicarlo a sus vidas diarias. Lo que el alumnoaprende deber formar parte de sus vidas.

Una teora aislada de la prctica, que no haga parte de ella y conduzca a ella, que no seconecte con la realidad cotidiana, no es capaz de dar sentido y utilidad a los aprendizajes.Prctica y teora se hallan unidas. La teora nace de la prctica y la prctica nace de la teora.Las formulaciones tericas nacen de la prctica y la prctica nace de las formulacionestericas.

1.1DESCRIPCION DEL PROBLEMA

El rea de electricidad y magnetismo tiene como objetivo estudiar todos los conceptoselementales y necesarios para la formacin de los alumnos que pertenecen al programa deIngeniera Electromecnica. Pero los conceptos tericos son abstractos difciles de entender,y generalmente el docente no se profundiza en ejemplos prcticos, necesarios para un mejorentendimiento, los cuales lleven al estudiante a relacionarlo con el mundo exterior.

Para mejorar de manera prctica los conocimientos tericos que el alumno adquiere en el aulaes necesario asistir al laboratorio para que se observe los fenmenos que con la teora no secomprenden y despeje de esta forma todas sus dudas, ya que solamente experimentando,

observando, manipulando, comparando con el mundo que nos rodea, podemos estar segurosde un buen aprendizaje y comprensin del rea, de igual manera el docente se sentirsatisfecho cumpliendo con la funcin que tiene encomendada, que los alumnos salgan conlos conocimientos adecuados para enfrentarse a los retos de la vida, combinando la teora conla prctica.


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Este modulo didctico para laboratorio de fsica est dirigido a profesores y alumnos queestudien la asignatura de electromagnetismo y estar diseado para solucionar problemasque se presenten en la enseanza, lo que facilitara el aprendizaje de los estudiantes, aldespejar dudas de temas que para ellos son complejos y al implantar lo que el alumno sabe ylo que necesita descubrir para construir aprendizajes significativos. con la realizacin de

mdulos educativos de laboratorio se pretende lograr la motivacin y el entusiasmo para queel alumno se profundice en el estudio de los ternas y as lograr una mejor preparacin y a lavez darle una mejora a la educacin, porque da tras da Se busca que el joven recupereuna actitud frecuentemente perdida, de cuestionamiento frente a los fenmenos naturales yfrente a los avances de la tecnologa; que se sorprenda ante los desarrollos cientficos defrontera; que sea capaz de experimentar placer al descubrir una explicacin articulada a unfenmeno conocido o a una serie de fenmenos aparentemente distintos; que pueda percibir,ya sea a partir de modestos objetos o de los grandes fenmenos naturales, la coherencia dela Fsica. 1

1.2FORMULACION DEL PROBLEMA

Cmo resolver ejercicios prcticos de electricidad y magnetismo y mejoro la enseanza y elaprendizaje practico del rea de fsica y electricidad con un modulo didctico?

1.3JUSTIFICACIN

El programa en Ingeniera Electromecnica de la Universidad Antonio Nario tiene comofinalidad una excelente formacin integral de ingenieros, capaces de actuar conresponsabilidad, de generar, aplicar y dar a conocer sus conocimientos. Por lo tanto se buscada tras da un mejoramiento de carcter educativo como el de la universidad, docentes yestudiantes en general para as brindar a la sociedad ingenieros con una buena formacin, espor eso que se observa y nos damos cuenta de la necesidad e importancia de implementar ella universidad un modulo de electricidad y magnetismo con el que se mejora y se implementala enseanza de los estudiantes ya que la metodologa de enseanza combina la adquisicinde conocimientos tericos con su aplicacin prctica de modo que cualquier tema que sevincule a la educacin y su problemtica, no puede ignorar la prctica de la enseanza quesupone una aproximacin a la perspectiva de la realidad cotidiana, y como consecuenciapodemos ver que la implementacin de instrumentos didcticos en el laboratorio de launiversidad tiene efectos positivos porque as se tendr ingenieros con las suficientesdestrezas, habilidades y conocimientos para llegar a un fin determinado.

11 Libro del Maestro de Fsica 1995 p. 12


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Como mtodo de enseanza de la electromecnica se utilizan medios didcticos para lamejor comprensin de las asignaturas que hacen parte de nuestra profesin, pero en muchoscasos es complicado implementar estas ayudas practicas en nuestra enseanza porquegeneralmente se requieren de grandes inversiones econmicas para adquirir este tipo dematerial, lo cual hace un difcil acceso de las personas a estas ayudas propicias.

Es notoria la situacin que enfrenta la UAN sede Pasto con la falta de instrumentos queayuden al elaboracin de prcticas, para contribuir a esta situacin y al aprendizaje de losestudiantes, se pretende construir un modulo didctico que ayudara evidentemente a mejorarla enseanza de Electromecnica en la UAN.

1.4 OBJETIVOS

Objetivo general

El objetivo bsico que se pretende con el diseo y construccin de un modulo de electricidad ymagnetismo es que los estudiantes elaborando practicas consigan el aprendizajesignificativo, es decir, la habilidad de interpretar y usar el conocimiento en situaciones reales.

Objetivos Especficos

Disear y construir un modulo de electricidad y magnetismo de tipo didctico para el

aprendizaje de electricidad y magnetismo necesarias para la profesin deelectromecnica.

mejorar de manera prctica los conocimientos tericos, que se observe los fenmenosque con la teora no se comprenden y despeje de esta forma el estudiante todas susdudas.

Poder contribuir al logro de los propsitos educativos de la UAN en el programa deIngeniera Electromecnica.

Que el estudiante por medio del modulo didctico pueda experimentar, observar,manipular, comparar con el mundo que nos rodea lo aprendido tericamente en el reade electromagnetismo.


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Que el estudiante Conozca y desarrolle experiencias prcticas atra vez del modulo

didctico.

Dotar al laboratorio de fsica un modulo de trabajo til para el montaje y simulacin deejercicios prcticos.

Conocer mediante este modulo el estado de ciertas variables de electricidad ymagnetismo y realizar prcticas correspondientes.

Aplicar las leyes y conceptos fundamentales de la electricidad y magnetismo.

Brindarle al alumno la oportunidad de participar en actividades de experimentacin, ypermitirle unir los conocimientos que ya posee con los elementos que le aporten lasexperiencias y los relacione a otras situaciones cotidianas que se le presenten.

Desarrollar en sus alumnos la capacidad de resolver situaciones problemticasabiertas, mediante los principios del electromagnetismo, herramientas experimentales.

Evaluar (a los estudiantes, su propio hacer y del proceso educativo) medianteinstrumentos que permitan conocer el estado actual de sus alumnos y a la vezpermitan realizar propuestas didcticas que conduzcan a aprendizajes cada vez mscomplejos y significativos por parte de estos.

Actualizar o profundizar sus conocimientos disciplinarios con respecto a los principiosfundamentales del electromagnetismo, y sus relaciones con otros saberes de lossectores y subsectores de aprendizaje y la importancia que tienen estos conocimientospara comprender fenmenos de la vida diaria, profesional y cientficos relevantes.


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Disear procesos de enseanza aprendizaje en los cuales utilicen diferentes mtodosdidcticos, de acuerdo a los objetivos y competencias que se requiere obtener con losestudiantes.

2. ESTADO DEL ARTE

3. MARCO TEORICO

La evolucin del saber y los avances tecnolgicos han entregado a la humanidad un conjuntode actividades en muchos mbitos. Es sorprendente mirar el impacto de la tecnologa del queahora somos testigos, muchas cosas que creamos que era imposible que se pudieran hacerahora son una realidad.

Hoy en da el desafo para los profesionales que estn implicados directamente con latecnologa, es cada vez ms grande ya que la tecnologa avanza a un gran ritmo.

Para la formacin de ingenieros, es evidente la necesidad de educar a los estudiantes en un

contorno ms cientfico y prctico, para que desde los primeros semestres se interesen en lainvestigacin y que la miren como una expectativa viable para su ocupacin profesional.

Una de las acciones que permite a los alumnos aproximarse a la realidad profesional esmediante el desarrollo de prcticas de laboratorio. Si estas prcticas estn bien organizadas,ayudan que el alumno desarrolle su pensamiento creativo, que identifique problemas,exprese hiptesis para explorar soluciones y formule experimentos para que a partir de ellospueda lograr resultados y conclusiones.

Con las prcticas de electricidad y magnetismo se procura aclarar el conocimiento terico,para entender, verificar, corregir o aplicar conocimiento.

Para desarrollar cualquier experimento de aprendizaje es necesario seguir una serie deetapas cuyo objetivo es verificar, describir o demostrar hechos, resolver problemas prcticos yadquirir conocimientos.


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Los alumnos asistirn al laboratorio con el objetivo de verificar las leyes electromagnticastratadas en las clases de teora. Es importante que los estudiantes consideren relevante elaprendizaje prctico de electricidad y magnetismo observando alguna aplicacin que puedatener en su futura vida laboral; por esta razn, es necesario fortalecer las asignaturas con loque ocurre en la vida diaria y a las aplicaciones reales en la industria y su entorno. Con esta

orientacin, el trabajo experimental que se desarrolla en los laboratorios debe reforzar elinters de los alumnos por el aprendizaje y contribuir en el fortalecimiento de su formacin.

Las prcticas que se impondrn en el laboratorio de la universidad tendrn el fin de dar unaorientacin hacia la investigacin e involucrar a los estudiantes en una metodologa deaproximacin a la realidad.

La investigacin experimental obtiene resultados a partir de la actividad prctica realizada porel alumno, que tiene como propsito investigar y as poder observar el fenmeno esperado.

Los componentes que conforman cada una de las prcticas de laboratorio propuestas paraque cumplan sern:

1. Nombre de la prctica: especificara con claridad el tema que se va a tratar en la prctica.

2. Objetivos de aprendizaje: En esta seccin se presenta el objetivo, el cual define lasacciones concretas que el alumno llevar a cabo para intentar responder las preguntas deindagacin que se hayan planteado.

.3. Equipo y materiales: En esta seccin se especifican los recursos con que se dispone parallevar a cabo las actividades experimentales propuestas en la prctica.

4. Fundamentacin terica: En esta seccin de la prctica el alumno deber presentar losconceptos tericos que servirn de gua en el desarrollo del experimento.

5. Desarrollo: se realizar el procedimiento necesario para lograr los resultados esperados.Para el diseo de los experimentos se deber considerar el

Material y equipo necesario. Es importante tambin que el alumno conozcaLa forma correcta de manejar los equipos de medicin para garantizar que los datos

Obtenidos sean confiables, adems de tomar en cuenta los cuidados y precauciones con

Dichos equipos para que puedan interpretarse de la mejor manera.


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6. Resultados: asegurar que los resultados obtenidos sean confiables y hacer un anlisisdonde se pueda verificar el cumplimiento de la hiptesis planteada.

El formato de las prcticas de laboratorio est diseado para que al final de la sesinexperimental se tenga listo el informe y se entregu al profesor

Metodologa correspondiente, buscando subsanar en el alumno el desarrollo de algunas

7. Conclusiones: Esta seccin permite a los alumnos conjuntar la esencia del experimento yemitir desde su particular punto de vista comentarios relevantes y significativos de susvivencias al realizar el experimento y verificar si la hiptesis plateada al inicio fue valida.

Para el desarrollo de este proyecto de grado es necesario tener conceptos claros deelectricidad y magnetismo, que me permitan manipular todo lo relacionado a este tema.

La electricidad siempre ha estado ligada con la evolucin del hombre, mejorando su calidadde vida en aspectos como el transporte, las telecomunicaciones, la produccin de alimentos,la iluminacin, el acondicionamiento de espacios, etc. Sin el desarrollo de la electricidadquizs el hombre an estara en la era del fuego y requerira de grandes mecanismos paramover objetos o calentar sustancias.

Bsicamente, la electricidad es un fenmeno fsico originado por la interaccin de cargaselctricas estticas o en movimiento. Cuando una carga elctrica se encuentra en reposoproduce fuerzas elctricas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza, esdecir adquiere movimiento, produce tambin fuerzas magnticas.

La electricidad es un fenmeno fsico cuyo origen son las cargas elctricas y cuya energa semanifiesta en fenmenos mecnicos, trmicos, luminosos y qumicos, entre otros. Se puedeobservar de forma natural en fenmenos atmosfricos, por ejemplo los rayos, que sondescargas elctricas producidas por la transferencia de energa entre la ionosfera y lasuperficie terrestre. Otros mecanismos elctricos naturales los podemos encontrar enprocesos biolgicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base delfuncionamiento de muchas mquinas, desde pequeos electrodomsticos hasta sistemas degran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivoselectrnicos. Adems es esencial para la produccin de sustancias qumicas como el aluminioy el cloro.

Tambin se denomina electricidad a la rama de la fsica que estudia las leyes que rigen elfenmeno y a la rama de la tecnologaque la usa en aplicaciones prcticas.

Electricidad

La electricidad es originada por las cargas elctricas, en reposo o en movimiento, y lasinteracciones entre ellas. Cuando varias cargas elctricas estn en reposo relativo se ejercen
http://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3menohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3meno


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entre ellas fuerzas electrostticas. Cuando las cargas elctricas estn en movimiento relativose ejercen tambin fuerzas magnticas. Se conocen dos tipos de cargas elctricas: positivas ynegativas. Los tomos que conforman la materia contienen partculas subatmicas positivas(protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). Tambin hay partculas elementalescargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que se manifiestan slo en

determinados procesos como los rayos csmicosy las desintegraciones radiactivas.La electricidad y el magnetismo son dos aspectos diferentes de un mismo fenmeno fsico,denominado electromagnetismo, descrito matemticamente por las ecuaciones de Maxwell. Elmovimiento de una carga elctrica produce un campo magntico, la variacin de un campomagntico produce un campo elctrico y el movimiento acelerado de cargas elctricas generaondas electromagnticas

Campo elctrico

Todos los cuerpos cargados modifican las propiedades del espacio en una zona prxima a

ellos. Esa zona constituye un campo elctrico.La intensidad de campo elctrico, E, en un punto es la fuerza que actuara sobre unahipottica carga positiva de un culombio que estuviera en dicho punto. La intensidad decampo elctrico se mide en newton por metro, N/C:

E= F/Q

El campo elctrico se representa grficamente mediante lneas de fuerza.

Campo elctrico

Las lneas de fuerza del campo creado por una carga positiva son salientes. Las lneas defuerza del campo creado por una carga negativa son entrantes.
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electrost%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas_subat%C3%B3micashttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas_elementaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayo_c%C3%B3smicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayo_c%C3%B3smicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Desintegraci%C3%B3n_radiactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Maxwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electrost%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas_subat%C3%B3micashttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas_elementaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Rayo_c%C3%B3smicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Desintegraci%C3%B3n_radiactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Maxwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_electromagn%C3%A9tica


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Lneas de campo de una carga positiva y de una carga negativa

Potencial y diferencia de potencial.

El potencial elctrico, V, de un punto del campo de trabajo, W, que hay que realizar paratransportar la unidad de carga positiva desde el infinito hasta dicho punto:

Potencial elctrico = trabajo/carga V=W/Q

La unidad de potencial elctrico en el SI es el julio por culombio (J/C), que se denomina voltio,V.

Un punto tiene un potencial de un voltio si se realiza un trabajo de un julio para transportar unculombio de carga positiva desde el infinito a dicho punto.

La diferencia de potencial (ddp), VAB entre dos puntos cualesquiera de un campo elctrico, AyB, es el trabajo que hay que realizar para desplazar la unidad de carga elctrica positiva de B

hasta A.

Electricidad en movimiento

La corriente elctrica es el desplazamiento continuo de electrones

Debido a que la estructura de los materiales difiere notablemente de unos a otros, no todoslos cuerpos permiten el paso de la corriente elctrica con la misma facilidad.

A los que menor oposicin presentan se les denomina materiales conductores. Entre ellos,destacan el oro y la plata; pero su elevado precio hace que slo se empleen en aparatos

electrnicos de precisin. Los materiales comnmente empleados son el cobre y el aluminio.Son peores conductores pero muchsimo ms econmicos.

La experiencia nos ensea que hay ciertos materiales que se oponen casi totalmente al pasode corriente elctrica. Estos reciben el nombre de materiales aislantes. Buenos ejemplos deaislante son la madera, el plstico, el papel, la porcelana, los barnices aislantes, etc.Obsrvese que se ha dicho que estos materiales se oponen "casi totalmente" al paso de lacorriente elctrica, queriendo con ello resaltar que aun sin favorecer el paso de electrones, en


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ciertas condiciones "especiales", no existen materiales aislantes. No obstante, se consideranmateriales no conductores, o sea, aislantes en condiciones normales

El interior del cable es el conductor y la envoltura exterior es el aislante

CIRCUITO ELCTRICO

Circuito elctrico elemental.

El circuito elctrico es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargaselctricas.


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Circuito elemental

Las cargas elctricas que constituyen una corriente elctrica pasan de un punto que tienemayor potencial elctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener

permanentemente esa diferencia de potencial, llamada tambin voltaje o tensin entre losextremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, bateras,dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta elotro. El flujo de cargas elctricas por un conductor constituye una corriente elctrica.

Se distinguen dos tipos de corrientes:

Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la mismacantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma direccin. Su polaridad es invariable y

hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a travs de una carga. Aeste tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y esgenerada por una pila o batera.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrnicos porttiles que requieren deun voltaje relativamente pequeo. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios depolaridad, ya que puede acarrear daos irreversibles en el equipo.


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Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentidoy despus en sentido opuesto, volvindose a repetir el mismo proceso en forma constante. Supolaridad se invierte peridicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una

direccin y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviacin CA y en ingls por lade AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podramos utilizarnuestros artefactos elctricos y no tendramos iluminacin en nuestros hogares. Este tipo decorriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energa mecnicaen elctrica.

El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por unaturbina el cual al girar en el interior de un campo magntico (masa), induce en sus terminalesde salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna.

Pilas y bateras:

Las pilas y las bateras son un tipo de generadores que se utilizan como fuentes deelectricidad.

Las bateras, por medio de una reaccin qumica producen, en su terminal negativo, unagran cantidad de electrones (que tienen carga negativa) y en su terminal positivo se produceuna gran ausencia de electrones (lo que causa que este terminal sea de carga positiva).

Ahora si esta batera alimenta un circuito cualquiera, har que por ste circule una corrientede electrones que saldrn del terminal negativo de la batera, (debido a que stos se repelenentre si y repelen tambin a los electrones libres que hay en el conductor de cobre), y sedirijan al terminal positivo donde hay un carencia de electrones, pasando a travs del circuitoal que est conectado. De esta manera se produce la corriente elctrica.

Fuerza electromotriz de un generador:


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Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio odispositivo que suministre corriente elctrica. Para ello se necesita la existencia de unadiferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dichafuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuitocerrado.

A. Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulacinde la corriente elctrica desde la fuente de FEM (la batera en este caso). B. Circuito elctrico

cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacinde un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente deFEM o batera.

un generador se caracteriza por su fuerza electromotriz, fem, que es la energa queproporciona a la unidad de carga que circula por el conductor.

Fuerza electromotriz = energa/Carga fem= E/Q

La unidad de fuerza electromotriz en el SI es el voltio (V): 1 voltio = 1 julio / 1 culombio

Voltmetro:

La ddp y la fem se pueden medir conectando un voltmetro entre dos puntos de un circuito oentre los terminales de un generador. El voltmetro siempre se conecta en paralelo. La escalade un voltmetro viene expresada en voltios.

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltmetro ha de colocarse en paralelo,esto es, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto noslleva a que el voltmetro debe poseer una resistencia interna lo ms alta posible, a fin de que

no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea de la tensin.Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corrienteelctrica, estarn dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que conpoca intensidad de corriente a travs del aparato se consigue la fuerza necesaria para eldesplazamiento de la aguja indicadora.


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En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la funcin del voltmetropresentando unas caractersticas de aislamiento bastante elevadas empleando complejoscircuitos de aislamiento.

En la Figura se puede observar la conexin de un voltmetro (V) entre los puntos de a y b de

un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.

En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportaran losdevanados y rganos mecnicos del aparato o los circuitos electrnicos en el caso de losdigitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltmetro,de forma que solo le someta a una fraccin de la tensin total.

Conexin de un voltmetro en un circuito

Asociacin de pilas:

Asociacin De Pilas En Serie

Las pilas pueden conectarse en serie cualesquiera que sean las fuerzas electromotrices y lamxima corriente que cada una de ellas pueda suministrar. Evidentemente, al conectarlas enserie, las fuerzas electromotrices se suman, as como sus resistencias internas. Se puedenotar que la pila equivalente al conjunto de las n pilas resulta con una f.e.m. mayor, pero, conuna resistencia interna mayor, lo cual empeora la situacin en este punto. Se debe considerar,adems, la corriente mxima que puede suministrar cada una de ellas. La asociacin serieslo podr suministrar la corriente de la pila que menos corriente es capaz suministrar.

Pilas en serie

Asociacin De Pilas En ParaleloAl conectar pilas en paralelo debe tenerse en cuenta que sean todas de la misma f.e.m., yaque, en caso contrario, fluira corriente de la de ms f.e.m. a la de menos, disipndose


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potencia en forma de calor en las resistencias internas, agotndolas rpidamente. Si todasellas son del mismo voltaje el conjunto equivale a una sola pila de la misma tensin, perocon menor resistencia interna. Adems, la corriente total que puede suministrar el conjuntoes la suma de las corrientes de cada una de ellas, por concurrir en un nudo. La asociacinen paralelo por tanto, podr dar ms corriente que una sola pila, o, dando la misma

corriente, tardar ms en descargarse.

Pilas en paralelo

Intensidad de corriente.

La intensidad del flujo de los electrones de una corriente elctrica que circula por un circuitocerrado depende fundamentalmente de la tensin o voltaje (V) que se aplique y de laresistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectadoal circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad deelectrones que circulen por el circuito ser mayor en comparacin con otra carga que ofrezcamayor resistencia y obstaculice ms el paso de los electrones.

Por tanto, definimos la intensidad de corriente elctrica, I, como la cantidad de cargaelctrica que circula por una seccin de un conductor en la unidad de tiempo.

Intensidad = carga/tiempo I= Q/t

Analoga hidrulica. El tubo del depsito "A", al tener un dimetro reducido, ofrece msresistencia a la salida del lquido que el tubo del tanque "B", que tiene mayor dimetro. Portanto, el caudal o cantidad de agua que sale por el tubo "B" ser mayor que la que sale por eltubo "A".


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Mediante la representacin de una analoga hidrulica se puede entender mejor esteconcepto. Si tenemos dos depsitos de lquido de igual capacidad, situados a una mismaaltura, el caudal de salida de lquido del depsito que tiene el tubo de salida de menosdimetro ser menor que el caudal que proporciona otro depsito con un tubo de salida dems ancho o dimetro, pues este ltimo ofrece menos resistencia a la salida del lquido.

De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un valor alto enohm, provocar que la circulacin de los electrones se dificulte igual que lo hace el tubo demenor dimetro en la analoga hidrulica, mientras que otro consumidor con menor resistencia(caso del tubo de mayor dimetro) dejar pasar mayor cantidad de electrones. La diferenciaen la cantidad de lquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja ala mayor o menor cantidad de electrones que pueden circular por un circuito elctrico cuandose encuentra con la resistencia que ofrece la carga o consumidor

La intensidad de la corriente elctrica se designa con la letra (I) y su unidad de medida en elSistema Internacional (SI) es el Amper (llamado tambin amperio), que se identifica con la

letra (A).

EL AMPER

De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente elctrica en Amper (A) que circula por un circuitoest estrechamente relacionada con el voltaje o tensin (V) y la resistencia en ohm ( ) de lacarga o consumidor conectado al circuito.

Definicin del Amper

Un Amper (1 A) se define como la corriente que produce una tensin de un volt (1 V), cuandose aplica a una resistencia de un ohm (1 ).

Un Amper equivale una carga elctrica de un coulomb por segundo (1C/seg ) circulando porun circuito elctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 1017 ) (seis miltrescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito.Por tanto, la intensidad (I) de una corriente elctrica equivale a la cantidad de carga elctrica

(Q) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.Los submltiplos ms utilizados del Amper son los siguientes:

miliamperio (mA) = 10-3 A = 0,001 Ampermicroamper (mA) = 10-6 A = 0, 000 000 1 Amper

El ampermetro:


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La medicin de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de unampermetro o un miliampermetro, segn sea el caso, conectado en serie en el propio circuitoelctrico. Para medir Amper se emplea el "ampermetro" y para medir milsimas de Amper seemplea el miliampermetro.

La intensidad de circulacin de corriente elctrica por un circuito cerrado se puede medir por

medio de un ampermetro conectado en serie con el circuito o mediante induccinelectromagntica utilizando un ampermetro de gancho. Para medir intensidades bajas decorriente se puede utilizar tambin un multmetro que mida miliamper (mA).

Ampermetro de ganchoMultmetrodigital

Multmetro analgico

El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la corriente quecircula por circuitos elctricos de fuerza en la industria, o en las redes elctricas domstica,mientras que los submltiplos se emplean mayormente para medir corrientes de pocaintensidad que circulan por los circuitos electrnicos.


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Serie: Es cuando las resistencias estn una detrs de otra. La intensidad en cada resistenciason iguales.

VT = V1 + V2 + V3 + ...

RT = R1 + R2 + R3 + ...

Ejemplo:

RT = (1 / 5) + (1 / 3) + (1 / 10 ) = 1.57

RR1+R2 = (5 x 3) / (5 + 3) = 1.87

RT = (1.87 x 10) / (1.87 + 10) = 1.57

IT = Vcc / RT

IR1 = Vcc / 5

IR2 = Vcc / 3

IR3 = Vcc / 10

Pasos a seguir para resolver problemas aplicando la ley de Ohm:

Dibuja un esquema del circuito. Halla la resistencia equivalente del circuito Utiliza la expresin I = (Va-Vb)/ R o I = fem/R para calcular la intensidad del circuito

principal Aplica la ley de Ohm en las diferentes secciones del circuito.


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LEY DE OHM

La Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, esuna de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a losvalores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:

1. Tensin o voltaje "E", en volt (V).

2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).

3. Resistencia "R" en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito.

Circuito elctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o cargaelctrica "R" y la. circulacin de una intensidad o flujo de corriente elctrica " I "suministrado por la propia pila.

Debido a la existencia de materiales que dificultan ms que otros el paso de la corrienteelctrica a travs de los mismos, cuando el valor de su resistencia vara, el valor de laintensidad de corriente en ampere tambin vara de forma inversamente proporcional.Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa,

cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempreque para ambos casos el valor de la tensin o voltaje se mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensin o voltaje esdirectamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltajeaumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentaro disminuir en la misma proporcin, siempre y cuando el valor de la resistenciaconectada al circuito se mantenga constante.
http://www.asifunciona.com/biografias/ohm/ohm.htmhttp://www.asifunciona.com/biografias/ohm/ohm.htm


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Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito elctrico cerrado, esdirectamente proporcional a la tensin o voltaje aplicado, e inversamente proporcional ala resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

FRMULA MATEMTICA GENERAL DE REPRESENTACIN DE LA LEY DE OHM

Desde el punto de vista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de

la siguiente Frmula General de la Ley de Ohm:

VARIANTE PRCTICA: Aquellas personas menos relacionadas con el despeje de frmulasmatemticas pueden realizar tambin los clculos de tensin, corriente y resistenciacorrespondientes a la Ley de Ohm, de una forma ms fcil utilizando el siguiente recursoprctico:

Con esta variante slo ser necesario tapar con un dedo la letra que representa el valor de laincgnita que queremos conocer y de inmediato quedar indicada con las otras dos letras cules la operacin matemtica que ser necesario realizar.

HALLAR EL VALOR EN OHM DE UNA RESISTENCIA


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Para calcular, por ejemplo, el valor de la resistencia "R" en ohm de una carga conectada a uncircuito elctrico cerrado que tiene aplicada una tensin o voltaje "V" de 1,5 volt y por el cualcircula el flujo de una corriente elctrica de 500 miliampere (mA) de intensidad, procedemosde la siguiente forma:

Tapamos la letra R (que representa el valor de la incgnita que queremos despejar, en estecaso la resistencia "R" en ohm) y nos queda representada la operacin matemtica quedebemos realizar:

Como se puede observar, la operacin matemtica que queda indicada ser: dividir el valor dela tensin o voltaje "V", por el valor de la intensidad de la corriente " I " , en ampere (A) . Unavez realizada la operacin, el resultado ser el valor en ohm de la resistencia "R"

En este ejemplo especfico tenemos que el valor de la tensin que proporciona la fuente defuerza electromotriz (FEM) (el de una batera en este caso), es de 1,5 volt, mientras que laintensidad de la corriente que fluye por el circuito elctrico cerrado es de 500 miliampere (mA).

Como ya conocemos, para trabajar con la frmula es necesario que el valor de la intensidadest dado en ampere, sin embargo, en este caso la intensidad de la corriente que circula porese circuito no llega a 1 ampere. Por tanto, para realizar correctamente esta simple operacinmatemtica de divisin, ser necesario convertir primero los 500 miliampere en ampere,pues de lo contrario el resultado sera errneo. Para efectuar dicha conversin dividimos 500mA entre 1000:


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Como vemos, el resultado obtenido es que 500 miliampere equivalen a 0,5 ampere, por loque procedemos a sustituir, seguidamente, los valores numricos para poder hallar cuntosohm tiene la resistencia del circuito elctrico con el que estamos trabajando, tal como semuestra a continuacin:.

Como se puede observar, el resultado de la operacin matemtica arroja que el valor de laresistencia "R" conectada al circuito es de 3 ohm.

HALLAR EL VALOR DE INTENSIDAD DE LA CORRIENTE

Veamos ahora qu ocurre con la intensidad de la corriente elctrica en el caso que laresistencia "R", en lugar de tener 3 ohm, como en el ejemplo anterior, tiene ahora 6 ohm. Enesta oportunidad la incgnita a despejar sera el valor de la corriente " I ", por tanto tapamosesta letra:

A continuacin sustituimos V por el valor de la tensin de la batera (1,5 V) y la R por elvalor de la resistencia, o sea, 6 . A continuacin efectuamos la operacin matemticadividiendo el valor de la tensin o voltaje entre el valor de la resistencia:

En este resultado podemos comprobar que la resistencia es inversamente proporcional alvalor de la corriente, porque cuando el valor de "R" aumenta de 3 a 6 ohm, la intensidad " I "de la corriente tambin, vara, pero disminuyendo su valor de 0, 5 a 0,25 ampere.

HALLAR EL VALOR DE LA TENSIN O VOLTAJE


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Ahora, para hallar el valor de la tensin o voltaje "V" aplicado a un circuito, siempre que seconozca el valor de la intensidad de la corriente " I " en ampere que lo recorre y el valor enohm de la resistencia "R" del consumidor o carga que tiene conectada, podemos seguir elmismo procedimiento tapando en esta ocasin la "V, que es la incgnita que queremosdespejar.

A continuacin sustituyendo los valores de la intensidad de corriente " I " y de la resistencia"R" del ejemplo anterior y tendremos:

El resultado que obtenemos de esta operacin de multiplicar ser 1,5 V, correspondiente a ladiferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM), que proporciona la batera conectada alcircuito.

Los ms entendidos en matemticas pueden utilizar directamente la Frmula General de laLey de Ohm realizando los correspondientes despejes para hallar las incognitas. Para hallar elvalor de la intensidad "I" se emplea la representacin matemtica de la frmula general de

esta Ley:

De donde:

I Intensidad de la corriente que recorre el circuito en ampere (A)

E Valor de la tensin, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V)

R Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en ohm ( ).

Si, por el contrario, lo que deseamos es hallar el valor de la resistencia conectada al circuito,despejamos la R en la frmula de la forma siguiente:


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Y por ltimo, para hallar la tensin despejamos la frmula as y como en los casos anteriores,sustituimos las letras por los correspondientes valores conocidos:

POTENCIA

La potencia de un aparato electrnico es la energa elctrica consumida en una unidad detiempo (por lo general, un segundo).

Potencia = energa consumida/ tiempo P=E/t

La unidad de potencia en el SI es el vatio (W). A menudo la potencia viene expresada enkilowatios. 1kW= 1000 W.

P = (VA-VB)*I

De esta ecuacin se deduce que:

Una diferencia de potencial ms elevada origina una potencia mayor, porque cadaelectrn transporta mucha ms energa.

Una intensidad mayor incrementa la potencia, pues hay ms electrones que gastan suenerga cada segundo.

Ejemplo:

Calcula la intensidad de una bombilla de 100W a 220V y calcula su resistencia.

I = P / V = 100 / 200 = 0.45A

R = P / I2 = 100 / (0.45)2 = 483

El consumo de energa elctrica:


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La energa elctrica consumida se calcula a partir de la expresin de la potencia multiplicadapor el tiempo-

Energa consumida = potencia * tiempo E=P*t

La energa viene dada en Julios (1 Julio = 1 vatio * 1 segundo). No obstante, esta no es launidad de energa elctrica que aparece en algunos sitios, sino el kilovatio por hora. 1Kw *h= 3600000 J.

CAMPO MAGNTICO

La corriente elctrica va siempre acompaada de fenmenos magnticos. Este efecto de lacorriente elctrica desempea una funcin importante en casi todos los aparatos y mquinaselctricas.

Para una mejor comprensin de lo que es un campo magntico conviene realizar un anlisis

acerca del comportamiento de los materiales ferromagnticos.

Algunos de estos materiales tienencaractersticas tales, que es posibleconvertirlos en imanespermanentes.

Caractersticas principales del imn:

Efecto de fuerza (atrae el hierro y lo retiene) Efecto de orientacin (se sitan en direccin norte sur)

Los extremos del imn se denominan polos pues ellos ejercen las mayores fuerzasmagnticas.

Efecto de repulsin y atraccinentre dos imanes


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Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen.

Si se introduce un imn recto en un montn de limaduras de hierro, ste las atrae por efectode fuerzas magnticas, segn la siguiente distribucin:

Efecto de atraccin entre un imny pequeos trozos de hierro

El espacio en que actan fuerzas magnticas se denomina campo magntico, el cual estformado por lneas de fuerza. Estas lneas tienen directa incidencia sobre sus propios polos osobre cualquier elemento ubicado dentro de dicho campo, de la siguiente manera:

Distribucin de campo magntico

Observacin:

Las lneas de fuerza son cerradas y se distribuyen de "norte a sur" por fuera del imn. Las lneas de fuerza son cerradas y se distribuyen de "norte a sur" por dentro del imn Todas las lneas de fuerza constituyen el flujo magntico.

Un campo magntico tambin puede generarse a partir de la circulacin de corriente por unconductor.


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LEY DE LOS POLOS

Esta ley tambin es conocida como: " la ley de Faraday ", la cual enuncia lo siguiente:

Polos opuestos se atraen, polos iguales se rechazan

Lo que nos da a entender, es que si ponemos, polo positivo con polo positivo se rechazarn,sin embargo si ponemos polo negativo con polo positivo se atraern.

LEY DE COULOMB

" La fuerza atraccin o repulsin entre dos cargas puntuales es directamente proporcional alproducto de las dos cargas inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa"

Esto quiere decir que si la distancia entre dos objetos cargados se reduce la mitad, la fuerzade atraccin o repulsin entre ellos se cuadruplicar.

TEORIA MOLECULAR DEL MAGNETISMO

Esta teora es la de Weber que dice que las molculas de las sustancias magnticas sonpequeos imanes que, cuando estn en estado natural, se encuentran en desorden, sinmanifestar ningn magnetismo, pero que al imantarse se orientan en la direccin norte - sur.

COMPORTAMIENTO MAGNTICO DE LOS MATERIALES

Ferromagnticos: son los materiales por los cuales las lneas de flujo magntico fluyen conmayor facilidad a travs del cuerpo que por el vaco. Este material se magnetizar con gran

intensidad. Su permeabilidad magntica ser muy elevada y quedar comprendido desdealgunos cientos a miles de veces la permeabilidad del vaco. Ejemplos: hierro, cobalto, nkel,as como sus aleaciones.

Paramagnticos: son los materiales por los cuales las lneas del flujo ms lo que pasan conms libertad que a travs del vaco. Este material se magnetiza, aunque no en forma muyintensa. Su permeabilidad magntica es ligeramente mayor que la del vaco. Ejemplos:aluminio, litio, platino, iridio y cloruro frrico.

Diamagntico: este tipo de material hace que las lneas de flujo magntico circulen msfcilmente en el vaco que por el cuerpo. Este material no se magnetiza y puede ser repelido

dbilmente por un campo magntico intenso. Su permeabilidad magntica relativa es menor ala unidad. Ejemplos: el cobre, plata, oro, mercurio y bismuto.

Imantar un material es ordenar sus imanes atmicos.

En la figura se observa en primer lugar un material sin imantar y debajo un material imantado.


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El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Adems de su capacidad deatraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnticos

diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos serepelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otraparticularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendr losdos polos.

Cuando se pasa una piedra imn por un pedazo de hierro, ste adquiere a su vez lacapacidad de atraer otros pedazos de hierro.

La atraccin o repulsin entre dos polos magnticos disminuye a medida que aumenta elcuadrado de la distancia entre ellos.

Campo magntico:Se denomina campo magntico a la regin del espacio en la que se manifiesta la accin de unimn.

Un campo magntico se representa mediante lneas de campo.

Un imn atrae pequeos trozos de limadura de hierro, nquel y cobalto, o sustanciascompuestas a partir de estos metales (ferromagnticos).

La imantacin se transmite a distancia y por contacto directo. La regin del espacio que rodeaa un imn y en la que se manifiesta las fuerzas magnticas se llama campo magntico.

Las lneas del campo magntico revelan la forma del campo. Las lneas de campo magnticoemergen de un polo, rodean el imn y penetran por el otro polo.


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Fuera del imn, el campo est dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo esmayor donde estn ms juntas las lneas (la intensidad es mxima en los polos).

El magnetismo est muy relacionado con la electricidad. Una carga elctrica est rodeada deun campo elctrico, y si se est moviendo, tambin de un campo magntico. Esto se debe alas distorsiones que sufre el campo elctrico al moverse la partcula.

El campo elctrico es una consecuencia relativista del campo magntico. El movimiento de lacarga produce un campo magntico.

En un imn de barra comn, que al parecer esta inmvil, est compuesto de tomos cuyoselectrones se encuentran en movimiento (girando sobre su rbita. Esta carga en movimientoconstituye una minscula corriente que produce un campo magntico. Todos los electrones enrotacin son imanes diminutos.

UNA CARGA EN MOVIMIENTO PRODUCE UN CAMPO MAGNTICO

La brjula: La brjula seala al norte magntico de la tierra, que no coincide con el nortegeogrfico, ya que conoce haba explicado antes los polos opuestos se atraen y los similaresse repelen, en el norte geogrfico de la tierra se encuentra el polo sur magnticamentehablando por lo que su opuesto (el norte en este caso) apunta lo contrario en una brjula

Electromagnetismo

El experimento de Oersted:


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Hans Oersted estaba preparando su clase de fsica en la Universidad de Copenhague, unatarde del mes de abril, cuando al mover una brjula cerca de un cable que conduca corrienteelctrica not que la aguja se deflectaba hasta quedar en una posicin perpendicular a ladireccin del cable. Ms tarde repiti el experimento una gran cantidad de veces, confirmandoel fenmeno. Por primera vez se haba hallado una conexin entre la electricidad y el

magnetismo, en un accidente que puede considerarse como el nacimiento delelectromagnetismo.

Del experimento de Oersted se deduce que ;

Una carga en movimiento crea un campo magntico en el espacio que lo rodea. Una corriente elctrica que circula por un conductor genera a su alrededor un campo

magntico cuya intensidad depende de la intensidad de la corriente elctrica y de ladistancia del conductor.

Campo magntico creado por un conductor rectilneo:

Una corriente rectilnea crea a su alrededor un campo magntico cuya intensidad seincrementa al aumentar la intensidad de la corriente elctrica y disminuye al aumentar ladistancia con respecto al conductor.

En 1820 el fsico dans Hans Christian Oersted descubri que entre el magnetismo y lascargas de la corriente elctrica que fluye por un conductor exista una estrecha relacin.

Cuando eso ocurre, las cargas elctricas o electrones que se encuentran en movimiento enesos momentos, originan la aparicin de un campo magntico tal a su alrededor, que puededesviar la aguja de una brjula


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Campo magntico creado por una espira:

el campo magntico creado por una espira por la que circula corriente elctrica aumenta alincrementar la intensidad de la corriente elctrica.

Campo magntico creado por un solenoide:EEl campo magntico creado por un solenoide se incrementa al elevar la intensidad de lacorriente, al aumentar el nmero de espiras y al introducir un trozo de hierro en el interior de labobina (electroimn).

Bobina solenoide con ncleo de aire construida con alambre desnudo de cobre enrollado enforma de espiral y protegido con barniz aislante. Si a esta bobina le suministramos corrienteelctrica empleando cualquier fuente de fuerza electromotriz, como una batera, por ejemplo,el flujo de la corriente que circular a travs de la bobina propiciar la aparicin de un campo

magntico de cierta intensidad a su alrededor.

Bobina solenoide a la que se le ha introducido un ncleo metlico como el hierro (Fe). Sicomparamos la bobina anterior con ncleo de aire con la bobina de esta ilustracin, veremosque ahora las lneas de fuerza magntica se encuentran mucho ms intensificadas al haberse

convertido en un electroimn.


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Corrientes inducidas

En 1831, Michael Faraday observ que un imn generaba una corriente elctrica en lasproximidades de una bobina, siempre que el imn o la bobina estuvieran en movimiento. Laexplicacin terica fue:

Es necesario un campo magntico variable (imn, bobina o cable en movimiento) paracrear una corriente elctrica en el cable o en la bobina.

Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenmeno, como induccinelectromagntica. La corriente elctrica inducida existe mientras dure la variacin delcampo magntico.

La intensidad de la corriente elctrica es tanto mayor cuanto ms intenso sea el campomagntico y cuanto ms rpido se muevan el imn o la bobina

Condicin para inducir una corriente elctrica:

La corriente elctrica inducida existe mientras dure esta variacin, y su intensidad es tantomayor cuanto ms rpida sea dicha variacin.

Una corriente elctrica crea a su alrededor un campo magntico, y un campo magnticovariable inducido, a su vez, una corriente elctrica en un circuito.

El sentido de la corriente inducida (Ley de Lenz):

La corriente inducida tiende a oponerse a la causa que la produce.


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El circuito de la figura consta de una barra conductora (1-2) que desliza sobre dosconductores rectilneos. El circuito queda cerrado a travs de una resistencia sealada comoR y lo acciona un interruptor.

Se encuentra inmerso en un campo magntico B el cual es perpendicular al plano definido por

el circuito y dirigido hacia el interior de su pantalla.

Si ponemos en movimiento la varilla con una velocidad v como se indica, en las cargas queexisten en la varilla se producirn fuerzas (Lorentz).

CORRIENTES INDUCIDAS. LEY DE FARADAY. LEY DE LENZ

Ya se anticip que, al igual que una corriente crea un campo magntico, un campo magnticopuede crear una corriente elctrica. Esto es una consecuencia del principio de conservacin

de la energa:

Un sistema tiende a mantener su energa constante.

Como quiera que el magnetismo no es sino una de las formas en que se manifiesta laenerga, resulta que una bobina intenta mantener su flujo magntico (su energa magnticaalmacenada) constante. Si causas externas lo hacen disminuir, la bobina reaccionar creandouna corriente que mantenga el flujo inicial. Si, por el contrario, causas externas lo hacenaumentar, la bobina reaccionar creando una corriente que origine un flujo contrario, a fin dedisminuir el flujo y mantenerlo en su valor inicial.

Naturalmente esta situacin no se puede mantener, ya que una bobina, por s sola, no escapaz de generar energa indefinidamente.

Pasado un cierto tiempo, la reaccin de la bobina cesar y "aceptar" las condicionesimpuestas desde el exterior.

Este comportamiento de las bobinas fue descubierto experimentalmente por Lenz, quienenunci su Ley de la siguiente manera:


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LEY DE LENZ

"Cuando vara el flujo magntico que atraviesa una bobina, esta reacciona de talManera que se opone a la causa que produjo la variacin"

Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuir; si disminuye lo aumentar. Paraconseguir estos efectos, tendr que generar corrientes que, a su vez, creen flujo que seoponga a la variacin. Se dice que en la bobina ha aparecido una CORRIENTE INDUCIDA, y,por lo tanto, UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA.

Se ver un ejemplo aclaratorio: Supongamos que la bobina, situada a la izquierda en la figurasiguiente, tiene un flujo nulo. Por lo que la corriente I ser nula tambin.

Si le acercamos un imn, parte del flujo de ste atravesar la propia bobina, por lo que el flujode la bobina pasar de ser nulo a tener un valor.

La bonina reaccionar intentando anular este aumento de flujo y

Cmo lo har?

Lo har creando una corriente I en el sentido indicado en la figura, porque de esa manera,esta corriente crear un flujo contrario oponindose al aumento impuesto desde el exterior.Una vez transcurrido cierto tiempo, la bobina se ha amoldado a las nuevas condiciones y elflujo que la atraviesa ser el que le impone el imn. Al amoldarse dejar de crear la corrienteindicada, que pasar de nuevo a ser cero.


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Si ahora se aleja el imn, el flujo que estaba ahora atravesando la bobina disminuir, por loque la bobina reaccionar creando de nuevo una corriente est vez de signo contrario alanterior, para producir un flujo que se oponga a la disminucin.

LEY DE FARADAY

La Ley de Lenz solamente habla de la forma en que se comporta la bobina pero no dice nadaacerca de la magnitud de la corriente o de la fuerza electromotriz inducida. Faraday lleg a laconclusin que esta (la fuerza electromotriz E) vale:

siendo:

E: f.e.m. inducida

n: nmero de espiras de la bobina

Df: Variacin del flujo

Dt: Tiempo en que se produce la variacin de flujo

El signo menos (-) indica que se opone a la causa que lo produjo (Ley de Lenz)Por ejemplo: Si el flujo que atraviesa una bobina de 5 espiras aumenta de 10 a 11 Webbersen una dcima de segundo, la f.e.m. inducida vale:

11 - 10E = 5 --------------- = 5 x 10 = 50 V.

0,1

Aplicacin de las corrientes inducidas

La induccin electromagntica es el fundamento del alternador y la dinamo, dispositivos que

generan corriente, as como de los transformadores y motores elctricos, que convierten laenerga elctrica en mecnica (movimiento).

El alternador y la dinamo.

Un alternadorest formado por un imn fijo a una bobina capaz de girar entre los polos delimn. El alternador produce corriente alterna.


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Elementos de un alternador simple

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campomagntico y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza dedicho campo

Un rectificador transforma la corriente alterna en corriente continua, es decir, rectifica lacorriente alterna.

Una dinamo consta de un imn que gira en el interior de un ncleo de hierro dulce, que tienearrollada una bobina. Una dinamo produce corriente continua.


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Dinamo de disco de Faraday

Faraday mostr que otra forma de inducir la corriente era moviendo el conductor elctricomientras la fuente magntica permaneca estacionaria. Este fue el principio de la dinamo dedisco, que presentaba un disco conductor girando dentro de un campo magntico (ver eldibujo) movido mediante una correa y una polea en la izquierda. El circuito elctrico secompletaba con hilos estacionarios que tocan el disco en su borde y en su eje, como se

muestra en la parte derecha del dibujo. No era un diseo muy prctico de la dinamo (a menosque buscsemos generar enormes corrientes a muy bajo voltaje), pero en el universo a granescala, la mayora de las corrientes son producidas, aparentemente, mediante movimientossemejantes.

TRANSFORMADOR

El transformador funciona por induccin magntica. Utiliza corriente alterna. Como yasabemos este tipo de corriente pueda aumentar o disminuir su voltaje fcilmente mediante untransformador. ste eleva el voltaje de la corriente en las plantas generadoras de energaelctrica y despus lo reduce en los centros de consumo.

El principio del transformador se basa en induccin mutua.

Un transformador consta de dos arrollamientos de cable sobre un ncleo de hierro dulce y seutiliza para modificar la tensin de la corriente alterna.


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Esquema de un transformador

MOTOR ELECTRICO

El motor elctrico es un aparato que convierte la energa elctrica en energa mecnica. Unmotor de corriente continua o directa est constituido por una bobina suspendida entre lospolos de un imn pronto a circular una corriente elctrica en la bobina, esta adquiere uncampo magntico y acta con un imn, por tanto, es desplazada en movimientos de rotacin,

debido a la fuerza que hay entre los campos magnticos. El motor de corriente alterna deinduccin es el ms empleado gracias a su bajo costo de mantenimiento. En general, todomotor elctrico consta de dos partes principales: electro imn pues suele ser fijo y el circuitoelctrico que puede girar alrededor de un eje.

Existen diferentes tipos de motores, pero de entre todos tal vez sean los llamados motores decorriente continua los que permiten ver de un modo ms simple cmo obtener movimientogracias al campo magntico creado por una corriente.

El grfico muestra de modo esquemtico las partes principales de un motor de corrientecontinua.


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El elemento situado en el centro es la parte del motor que genera el movimiento. Se la llamaarmadura o rotor, y consiste en un electroimn que puede girar libremente entorno a un eje.Dicho rotor est rodeado por un imn permanente, cuyo campo magntico permanece fijo.

El electroimn recibe la corriente a travs del contacto establecido entre las escobillas y el

conmutador. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador puede girarlibremente entre ellas siguiendo el

movimiento del rotor.

Cuando la corriente pasa a lo largo del electroimn, sus polos son atrados y repelidos por lospolos del imn fijo, de modo que el rotor se mover hasta que el polo norte del electroimnquede mirando al polo sur del imn permanente. Pero tan pronto como los polos del rotorquedan mirando a los polos del imn, se produce un cambio en el sentido de la corriente quepasa por el rotor. Este cambio es debido a que el conmutador, al girar, modifica los contactoscon las escobillas e intercambia el modo en que el electroimn recibe la corriente de la pila.

Al modificarse el signo de los polos del electroimn, los polos del rotor resultarn repelidos porlos polos del imn fijo, pues en esta nueva situacin estarn enfrentados polos de igual signo,con lo cual el rotor se ve obligado a seguir girando. Nuevamente, cuando los polos delelectroimn estn alineados con los polos opuestos del imn fijo, el contacto entre escobillas yconmutador modificar el sentido de la corriente, con lo cual el rotor ser forzado a seguirgirando.

GENERADOR ELECTRICO

El generador elctrico es un aparato transformador energa mecnica en energa elctrica.Est constituido por un inductor elaborado base de electro imanes e imanes permanentes queproducen un campo magntico y por un inducido que consta de un ncleo de hierro al cual sele enrolla alambre conductor previamente aislado. Cuando se le comunica al inducido unmovimiento de rotacin, los alambres conductores cortan las lneas de flujo magntico, portanto, se induce en ellas una fem.


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En la mayora de los generadores de la corriente continua el inductor que produce el campomagntico es fijo y el inducido mvil.

BOBINAun inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito elctrico que, debido alfenmeno de la autoinduccin, almacena energa en forma de campo magntico.

Existen dos tipos de bobinas:

Bobina primaria: es la que est conectada a la fuente de voltaje de CA.

Bobina Secundaria: aquella donde la corriente es inducida.

Una bobina es un alambre enrollado en forma de espiral.

El inductor consta de las siguientes partes:

Pieza polar: Es la parte del circuito magntico situada entre la culata y el entrehierro,incluyendo el ncleo y la expansin polar.

Ncleo: Es la parte del circuito magntico rodeada por el devanado inductor.

Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magntico, al serrecorrido por la corriente elctrica.

Expansin polar: Es la parte de la pieza polar prxima al inducido y que bordea alentrehierro.

Polo auxiliar o de conmutacin: Es un polo magntico suplementario, provisto o no, dedevanados y destinado a mejorar la conmutacin. Suelen emplearse en las mquinas demediana y gran potencia.

Culata: Es una pieza de sustancia ferromagntica, no rodeada por devanados, y destinada aunir los polos de la mquina.

4 METODOLOGIA

4.1 ENFOQUE METODOLOGICO
http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Autoinducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Autoinducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico


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Para el desarrollo de este proyecto se ha establecido que la metodologa a seguir es dede tipo aplicativa con bases practicas, se definen procesos involucrados en eldesarrollo del proyecto para coordinar y alcanzar los objetivos propuestos deidentificacin y formulacin preliminar de proyecto.

4.2FASE DEL PROYECTOse llevaran a cabo una serie de fases con las que se pretende conseguir un correctodesarrollo y cumplimiento para la elavoracion del proyecto

PROGRAMACIONaqu se precisan los amplios objetivos que se pretenden alcanzar con el proyecto, se define elespacio en el que se va implementar, se establecen tiempos necesarios. Se concretan losprincipales representantes del proceso, principalmente el ejecutor, los beneficiarios finales, ylos actores institucionales.

En esta fase se analiza y procesa toda la informacin que tendr incidencia de una u otraforma en el proyecto, incluyendo aspectos como los siguientes: Disponibilidad de materiasprimas, tecnologa, inversin estimada Y beneficios esperados. Finalmente con lasconclusiones que se obtengan se prepara el diseo del proyecto para cumplir con lasexpectativas esperadas.

PLANIFICACION

La planificacin efectiva de un proyecto depende de la planeacin detallada de suavance, anticipando problemas que puedan surgir y preparando con anticipacin soluciones.

Las metas son importantes para emprender el proyecto y as precisar la dimensin de suxito. Despus de determinar metas, se elabora un plan de trabajo claro apoyado en dichasmetas. El plan de trabajo establece una secuencia que debe ser organizada y distribuida entrelos integrantes del proyecto teniendo en cuenta el tiempo y los pasos de fabricacion delmodulo.

DISEO

Una vez organizado el plan de trabajo es necesario disear el modulo, es decir pensar,

imaginar o suponer como ser el trabajo final. la funcin mas importante en el diseo esbuscar y hallar la mejor solucin al problema planteado satisfaciendo simultneamente unaserie de restricciones( tiempo, costo, calidad entre otros). Para escoger el mejor diseo esnecesario aumentar y buscar informacin pertinente, desarrollar la capacidad creativa,investigar con que materiales se puede construir, de que material y medidas conviene realizarcada una de las partes que lo componen, determina los recursos necesarios para llevar acabo la accin, lo que se concreta teniendo en cuenta el presupuesto.


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EJECUCION

Una vez seleccionado el diseo a seguir se adopta un conjunto de tareas y actividades para larealizacin propiamente dicha del proyecto

En esta fase se monitorea el avance real analizando como el proceso sigue lo planificado ocomo se difiere indicando las acciones necesarias para corregir o mejorar el desarrollo delproyecto sin que se aleje mucho de los objetivos originales.

EVALUACION

La evaluacin consiste en la comparacin y anlisis de los resultados obtenidos a travs de laimplementacin del proyecto. Teniendo como base los objetivos iniciales se determina sifueron conseguidos totalmente. Se estudiaran los pos y los contra del proyecto y se hacen losajustes necesarios

4.2CRONOGRAMA

RONOGRAMA PLAN DE TRABAJO MODULO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

MES AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE

DICIEM

E

FECHAS

17-

22

23-

29

3o-

05

o6-

12

13-

19

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26

27-

o3

o4-

1011-17.

18-

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25-

31o1-o7

o8-

14

15-

21

22-

28 29-oSEMANA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

ACTIVIDAD FASE 1 REVISARDOCUMENTACIONFASE 2EXPERIMENTOSFASE 3 DISEO DEMODULOFASE 4CONSTRUCCION

FASE 5 CATALOGOFASE 6 TESISESCRITAFASE 7 PRUEBASFINALESFASE 8SUSTENTACION


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Documents

Modulode Electric Id Ad y Magnetismo[1]