Practica 3 Electromagnetismo

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COMPONENTE PRÁCTICO 3 ELECTROMAGNETISMO

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Ingeniero

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Tutor Tutor

Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNAD

Facultad De Ingeniería

Medellín, noviembre de 2016

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En el presente trabajo se presenta la solución colaborativa que se le ha dado a los ejercicios propuestos en la hoja de ruta correspondiente a la práctica número tres.

Los conceptos adquiridos en esta tercera práctica, nos permitirán entender temas como, el magnetismo, el campo magnético y práctica para entender el flujo del campo magnético.

A través de este informe de trabajo práctico daremos a conocer el fenómeno de electromagnetismo, un fenómeno que fue descubierto a finales del siglo XVIII y principios del XIX este fenómeno se descubrió cuando se investigó simultáneamente las teorías de la electricidad y el magnetismo.

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OBJETIVOS

Objetivo General

Analizar y comprender las características de la inducción electromagnética.

Objetivos E specífi cos

 Desarrollar habilidades relacionadas con el manejo de la inducción electromagnética  El estudiante reconocerá los principales elementos referentes al concepto de inducción

electromagnética

- Comprender y socializar el concepto de inducción electromagnética.

 Llevar a cabo la demostración del comportamiento de la inducción electromagnética con ayuda de bobinas y el material ferromagnético

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FUNDAMENTACIÓN TEORICA

Por la época de 1831, el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad) percibió que, cuando un conductor eléctrico se desplaza en un campo magnético, se genera o se induce en el sistema una corriente eléctrica. En las motos, por ejemplo, la volante es un imán y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas; cuando el motociclista prende su móvil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas una corriente que sirve, por ejemplo, para prender la farola (gratis, no necesita batería para ello).

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 aportes de Henry y de Lenz, quienes, desde lugares muy lejanos entre sí, 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.

La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético; no importa cuál de los dos se mueva. Las centrales hidroeléctricas generan electricidad usando este interesante fenómeno.

La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen poderosos imanes. Esta energía eléctrica es transportada por cables a través de las montañas y es conducida a las ciudades donde es utilizada según la necesidad específica; residencias, empresas, industrias.

En el experimento a realizar se dispone de un imán y de un conductor eléctrico y será el movimiento relativo entre los dos el que genera una “corriente inducida”.

La ley de inducción de Faraday establece que la fe es directamente proporcional al cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa el circuito. La ley anterior puede ser escrita de forma matemática de la siguiente manera.

 = − Φ



DondeΦ _{es el flujo magnético a través de la superficie. En el caso de un inductor de N vueltas de}

alambre, la ecuación anterior se transforma en

 = − Φ

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DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA

La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético- Ley de Faraday

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

2 Bobinas (diferente número de espiras=24000 y 1200) 1 núcleo y barra ferromagnéticos U

1 Generador de señales 1 Osciloscopio

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COMPONENTE PRÁCTICO 3

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

EXPERIMENTO 1

Conecte una bobina (primaria B p) con una resistencia (R =100 Ω) en serie a un generador de funciones

y una segunda bobina (secundaria Bs) a un osciloscopio como muestra la fig 8. Aplique una tensión

senoidal a BPcon una frecuencia de 100 HZ. Visualice en el osciloscopio la señal generada en Bs.

Figura 12

Describa sus observaciones en la señal obtenida bajo las siguientes condiciones:

1.

Al variar la frecuencia en el generador sin modificar la distancia entre las bobinas

R/=

al variar la frecuencia en el generador se obtiene que, a mayor frecuencia, mayor resistencia; si aumentamos la frecuencia, aumenta la inducción del campo magnético y por ende el voltaje aumenta

2.

Al aumentar la distancia entre BP y Bs para una misma frecuencia

R/=

lo que observamos en el osciloscopio es que el voltaje disminuye y se mescla con el ruido. En conclusión, se observa ruido en el osciloscopio porque es menor la inducción del campo magnético.

3.

Al introducir un núcleo de material ferromagnético al interior de las bobinas

R/=

si introducimos un núcleo de material ferromagnético al interior de las bobinas, mejora el acople y aumenta el flujo, por consiguiente, aumenta el voltaje y en el osciloscopio mejora la señal senoidal

4.

Al rotar una bobina un ángulo de 90o con respecto a la otra, es decir que sus ejes queden perpendicularmente.

R/=

al rotar una bobina en un ángulo de 90° con respecto a la otra bobina, vemos que disminuye la amplitud porque la distancia es mayor, esto quiere decir que hay más recorrido de flujo magnético.

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R/=

si cambiamos en el osciloscopio la señal senoidal a una señal triangular la señal no varía, si lo hacemos con una señal cuadrada vemos que la amplitud varia; y si observamos detenidamente la señal no es totalmente cuadrada.

6.

Realice un análisis y conclusiones a los resultados o btenidos anteriormente.

R/=

al llegar a las conclusiones de los puntos anteriores, podemos ver la influencia ue tiene el material ferromagnético induciendo voltaje y flujo magnético. En las bobinas si podemos ver que este material conduce el campo magnético a través de la bobina, se obtiene más ganancia de voltaje y corriente.

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EXPERIMENTO 2

Se propone realizar mediciones del voltaje (Vs) que se generan en BS cuando se aplica una diferencia

de potencial (VP) en BP. Utilice bobinas de diferente número de espiras. Tome medidas de diferencias

de potencial y registre los valores obtenidos para los siguientes casos:  Bobinas en vacío (fig 13)

Figura 13 Montaje bobinas en vacío

VP 3 3.5 3.96 4.45 5.02 5.44 5.95 6.43 6.94

VS 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3

Tabla 3

#espiras en BP: __24.000____________ #espiras en BS: ___1200________

 Colocando entre las bobinas un núcleo en forma de U (Fig 11)

Figura 14 Montaje Bobinas entre núcleo en forma de U Figura 15 Bobinas con núcleo en forma de U

VP 3.3 3.50 4 4.5 4.99 5.5 5.98 6.50 7

VS 23.3 27.0 31.0 35 39 42.9 46.9 51,3 55,2

Tabla 4

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Realice graficas de VS contra VPcon los valores obtenidos experimentalmente para los dos casos.

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CONCLUSIONES

En la investigación de este trabajo "electromagnetismo" se observó que muchos aparatos eléctricos que incluso se obtienen en la casa funcionan gracias a este fenómeno que ha sido tan estudiado por tantos años y que cada vez se presentan nuevos avances en la tecnología, en las comunicaciones gracias al electromagnetismo.

La inducción ocurre solamente cuando el conductor se mueve en ángulo recto con respecto a la dirección del campo magnético. Este movimiento es necesario para que se produzca la inducción, pero es un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético. De esta forma, un campo magnético en expansión y compresión puede crearse con una corriente a través de un cable o un electroimán. Dado que la corriente del electroimán aumenta y se reduce, su campo magnético se expande y se comprime (las líneas de fuerza se mueven hacia adelante y hacia atrás). El campo en movimiento puede inducir una corriente en un hilo fijo cercano. Para producir un flujo de corriente en cualquier circuito eléctrico es necesaria una fuente de fuerza electromotriz.

Cuando se hace oscilar un conductor en un campo magnético, el flujo de corriente en el conductor cambia de sentido tantas veces como lo hace el movimiento físico del conductor.

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REFERECIAS BIBLIOGRAFICAS

 Magnetismo y Electromagnetismo, (Visto el 29 de octubre 2016); Electroimanes, Obtenido de: http://perso.wanadoo.es/santiagoportilla/Electroimanes.pdf

 Campus Virtual Unad, (n.a), Guía de Laboratorio Electromagnetismo Practica 2 Obtenidode:http://campus03.unad.edu.co/ecbti07/pluginfile.php/4508/mod_resource/content/2/ Guia_de_laboratorio.pdf  http://apuntesfundamentos.blogspot.com.co/2008/04/voltaje-corriente-y-resistencia.html (Visto el 30 de octubre 2016)  http://cmagnetico.blogspot.com.co/2009/06/propiedades-de-la-fuerza-magnetica.html (Visto el 30 de octubre 2016)