UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO   FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN  LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO...
CUESTIONARIO PRELIMINAR1. Explique que es el electromagnetismo.   Es la parte de la física que estudia las propiedades elé...
Ferromagnéticas: son las que tienen propiedades magnéticas parecidas al hierro, como el cobalto y      el níquel.      Par...
OBJETIVOS El alumno probara la existencia de campos magnéticos Observar los fenómenos de inducción de voltaje y corrient...
TRANSFORMADOR REDUCTOR DE VOLTAJELa bobina primaria está hecha con muchas             La bobina secundaria generalmente co...
7. Con el imán permanente empuñado, recorra el espacio cercano a la bobina de inducción.      Anote sus observaciones.    ...
b) Mida la diferencia de potencial con un voltímetro.   7.8volts.c) Mida el voltaje con el osciloscopio.   11.030865579vol...
Se debe a que las líneas de campo magnético, del núcleo influyen en las placas porque están    demasiado cerca.10. Del cir...
CONCLUSIONESCon frecuencia el campo magnético es confundido con el campo eléctrico debido a sus similitudesde atracción y ...
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Practica 10 induccion electromagnetica

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Practica 10 induccion electromagnetica

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PRÁCTICA No. 10 TÍTULO: “INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA”GRUPO: EM-13 EQUIPO: A INTEGRANTES:FERNÁNDEZ CANO VERONICO DAVID RICARDOLARA GONZÁLEZ MARTINPÉREZ VILCHIS GONZALOTREJO IGLESIAS FRANCISCOPROFESOR: FRANCISCO JAVIER SAMPAYO SANDOVALFECHA DE REALIZACIÓN FECHA DE ENTREGA8/11/2012 15/11/2012
  2. 2. CUESTIONARIO PRELIMINAR1. Explique que es el electromagnetismo. Es la parte de la física que estudia las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia, particularmente las relaciones entre esas propiedades.2. Investigue la manera de identificar los polos de una barra de imán. Se pueden identificar fácilmente acercándolos a los polos de una aguja de las brújulas, las cuales ya tienen marcado sus polos; y ya se observara si se atraen o se repelen.3. Cuando un imán se suspende en el aire, oscila para luego quedar en reposo. ¿A qué se debe este comportamiento? Se debe a las líneas de fuerza del campo magnético.4. Defina líneas magnéticas de fuerza. Es la representación esquemática del campo magnético.5. Investigue algunas aplicaciones de la inducción electromagnética en la industria y el hogar. En la actualidad casi toda la energía que se consume en nuestros hogares y en la industria se obtiene gracias al fenómeno de inducción electromagnética. Por todo el mundo existen generadores movidos por agua, vapor, petróleo o energía atómica, en los cuales enormes bobinas giran entre los polos de potentes imanes y generan grandes cantidades de energía eléctrica.6. Explique porque un campo magnético estacionario no induce un flujo de electrones en un conductor. Quedo demostrado por los experimentos de Faraday que cuando el campo magnético generado por la bobina izquierda es estacionario no aparecía corriente inducida en la bobina derecha. Sin embargo aparecía una corriente momentánea en el instante en que se cerraba el interruptor de la bobina izquierda, cuando se abría de nuevo volvía a observarse una corriente inducida momentáneamente en la bobina derecha y esta tenía sentido contrario a la primera. Por lo tanto únicamente existía corriente inducida cuando el campo magnético producido por la bobina estaba cambiado.7. Haga un dibujo rotulado de un transformador simple.8. Nombre de tres grupos en que se dividen las sustancias respecto a sus propiedades magnéticas. De un ejemplo de cada una de ellas.
  3. 3. Ferromagnéticas: son las que tienen propiedades magnéticas parecidas al hierro, como el cobalto y el níquel. Para magnéticas: exhiben un ligero grado de magnetismo que no es suficiente para ser consideradas útiles, como el aluminio y el sodio. Diamagnéticas: sustancias que son repelidas por los imanes, como las uvas y el p-dicloro benceno.9. ¿Cómo se puede proteger a un instrumento totalmente contra la fuerza magnética? Las líneas magnéticas tienden a seguir la trayectoria por donde encuentran menos oposición, esto es a través de los materiales ferromagnéticos, aún cuando su trayectoria resulta más larga. Debido a ésta característica, los materiales ferromagnéticos, son útiles como blindaje para proteger ciertos aparatos u objetos del efecto de líneas magnéticas, encerrándolos en dichos materiales para desviar la trayectoria de las líneas magnéticas.10. Mencione el nombre del científico que descubrió el electromagnetismo y el lugar del descubrimiento. Hans Christian Oersted, lo descubrió en su salón donde impartía clases.11. ¿Qué es un electroimán? Un electroimán, es un imán, que funciona como tal en la medida que pase corriente por su bobina. Dejan de magnetizar, al momento en que se corta la corriente. Un electroimán, es compuesto en su interior, por un núcleo de hierro. Núcleo al cual, se le ha incorporado un hilo conductor, recubierto de material aislante, tal como la seda o el barniz. Hilo que tiene que ir enrollado en el núcleo, para que el electroimán funcione.12. Explique la relación que existe entre la fuerza magnética ejercida por una bobina ya) El numero de vueltas de alambre de la bobinab) La rapidez del flujo de corriente a través de la bobina.c) El tipo de material usado en su núcleo. La bobina por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético generado por la mencionada corriente, siendo el sentido de flujo del campo magnético el que establece la ley de la mano derecha. Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior. Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas.13. Mencione los tres tipos principales de imanes. IMANES NATURALES: se refiere a minerales naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc. La magnetita es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso férrico, cuya particularidad principal consiste en atraer fragmentos de hierro natural. IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes.
  4. 4. OBJETIVOS El alumno probara la existencia de campos magnéticos Observar los fenómenos de inducción de voltaje y corriente provocados por campos magnéticos. Observar el comportamiento de algunos materiales en presencia del campo magnético. CONCEPTOS NESESARIOSa) Electromagnetismo.b) Ley de Faraday,c) Fuerza electromotriz inducida.d) Principio de operación de un transformador. EQUIPO Osciloscopio. Autotransformador variable (variac). Bobina de inducción. Bobina con foco. Bobina de 15 vueltas. Solenoide de 850 vueltas. Multimetro analógico. Imán permanente. Discos de aluminio. Anillo de aluminio. Cables y conectores BNC. INTRODUCCIÓN CAMPO MAGNÉTICO El campo de fuerza magnética es toda región alrededor de un imán donde la fuerza magnética se detecta. El campo está formado por líneas de fuerza que parecen salir del imán por el polo norte, recorren el aire que rodea al imán por el polo sur para formar una trayectoria o circuito cerrado de fuerza. Cuanto más fuerte sea el imán, mayor será el número de líneas de fuerza y el área cubierta por el campo. La energía eléctrica, siempre corriente alterna. Se introduce por la bobina de entrada o primaria, en un transformador, en donde se convierte en energía magnética. La energía magnética fluye por el núcleo laminado de hierro a la salida o bobina secundaria. En ella se convierte nuevamente la energía magnética en eléctrica por inducción electromagnética.
  5. 5. TRANSFORMADOR REDUCTOR DE VOLTAJELa bobina primaria está hecha con muchas La bobina secundaria generalmente constavueltas de alambre de cobre muy delgado, de pocas vueltas de alambre de cobre solidoaislado. con aislante.DESARROLLO1. Explicación por parte del instructor, con respecto a los conceptos necesarios para el desarrollo de la práctica.OBTENCIÓN DE UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA2. Arme el circuito de la figura siguiente.3. Mueva el imán en el eje de la bobina como se muestra en la figura. Haga los ajustes necesarios en el osciloscopio para observar la señal.4. Dibuje la señal obtenida.DETECCION DEL CAMPO MAGNÉTICO5. Arme el circuito de la figura.6. Eleve el voltaje del variac al 50%.
  6. 6. 7. Con el imán permanente empuñado, recorra el espacio cercano a la bobina de inducción. Anote sus observaciones. El imán vibra al pasarlo cerca de la bobina de inducción. 8. Introduzca la bobina del foco alrededor del núcleo. a) Sin el foco y con el voltaje al máximo, mida el voltaje inducido en la bobina. V=___9.17volts____ b) Conecte el foco a la bobina. Desplace el cursor del variac desde cero hasta el máximo, anote sus observaciones. A partir de los 20volts, el foco prende. c) Estando el variac al máximo, suba y baje la bobina con foco sobre el núcleo de la bobina de inducción. Anote sus observaciones. Cuando el foco se baja sobre el núcleo, se prende y cuando se sube el foco se apaga. d) Coloque el anillo de aluminio alrededor del núcleo y reposando sobre la bobina de inducción. Varié el voltaje aplicado desde cero hasta el máximo. Anote sus observaciones. El anillo se calienta y sale expulsado dependiendo de qué tan elevado este el voltaje. INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO 9. Alambre el circuito de la siguiente figura. a) Con el variac al máximo haga contacto con ambos extremos de la bobina deslizando éstos. Anote sus observaciones. Los extremos de la bobina hacen corto circuito y sacan un chispazo al entrar en contacto. b) Mida la tención en las terminales de la bobina. 1.47volts. PAR MAGNÉTICO 10. Arme el circuito de la figura. 11. Con el variac al máximo, coloque la placa circular de aluminio con pivote, lo más cerca posible sobre el extremo del núcleo como se muestra en la figura; después, con la placa sin pivote encontrar la posición en que la placa con pivote comienza a girar. Anote sus observaciones. El disco de aluminio con pivote gira. INDUCCIÓN DE VOLTAJE 12. Disponga el arreglo de la figura siguiente. 13. Eleve el voltaje del variac a 15volts.a) Grafique la señal obtenida. Se muestra una señal senoidal de forma puntiaguda.
  7. 7. b) Mida la diferencia de potencial con un voltímetro. 7.8volts.c) Mida el voltaje con el osciloscopio. 11.030865579volts.d) Mida el periodo. 15milisegundos. CUESTIONARIO FINAL1. ¿Qué tipo de señal se obtuvo en el circuito del punto 2? Senoidal.2. En el circuito del punto 2. ¿A qué atribuye que se genere la señal anterior? A que es una señal de corriente alterna y su polaridad cambia.3. Del circuito del punto 5, describa los efectos detectados; ¿a que se deben? El imán vibra debido a que se ve alterado por las líneas de campo magnético alrededor de la bobina de inducción.4. En el inciso 8 a), ¿el voltaje es el mismo que el de la bobina de inducción? Si, es el mismo voltaje.5. En el inciso 8 c), explique el fenómeno y las causas que lo producen. Se produce porque el campo magnético es más fuerte entre más se acerca el núcleo a la bobina de inducción.6. ¿Cómo es el voltaje de la bobina de 15 vueltas?; al respecto, ¿A qué atribuye el arco que se forma? A que sucede un corto circuito entre las terminales de la bobina.7. ¿A qué atribuye el no sentir efecto alguno al manipular la bobina de la pregunta anterior? A que el voltaje es no es lo suficientemente elevado como para sufrir una descarga eléctrica.8. En el circuito del punto 9, ¿Qué maquina trabaja bajo este principio? Los transformadores, generadores y motores eléctricos.9. En el circuito del punto 10, explique a que se debe el movimiento de rotación de la placa con pivote. ¿Qué principio representa este experimento?
  8. 8. Se debe a que las líneas de campo magnético, del núcleo influyen en las placas porque están demasiado cerca.10. Del circuito del punto 12, ¿con que frecuencia se está trabajando? 15 milisegundos.11. Del punto 13 c), transforma el voltaje obtenido en el osciloscopio a valor rms.12. Compare este resultado con el medido con el voltímetro, ¿difieren? Explique. Si hay diferencia aunque no es tan significativa, debido a que la medición con las puntas del multimetro no es del todo exacta.13. ¿Qué tipo de corriente se utilizo en la práctica? Explique. Corriente alterna y por ello da como resultado una gráfica senoidal.14. Los experimento realizados en la práctica, ¿qué relación guardan con el funcionamiento de un transformador? El funcionamiento del transformador se basa en el campo magnético.15. ¿Qué condición se debe cumplir para que exista generación de energía eléctrica a través de campos magnéticos? Las bobinas de alambre en los generadores eléctricos son electroimanes y, en este caso, los campos magnéticos se auxilian para producir una corriente eléctrica. Se debe tener un campo magnético variable.16. ¿De qué forma se cumpliría la condición anterior en el caso de un transformador? Un campo magnético puede generar un voltaje eléctrico, que a su vez producirá una corriente eléctrica.17. ¿Este fenómeno se cumplo dentro de la práctica? Explique. Si, debido a que se uso el variac para proporcionar el voltaje a la bobina. APLICACIONES Algunas aplicaciones del electromagnetismo: Existen muchos dispositivos que utilizan la inducción electromagnética como principio de operación. Entre ellos podemos mencionar los siguientes: Soldadora eléctrica. Watthorímetro Timbre. Transformador eléctrico. Motores de inducción. Generadores. Teléfono Telégrafo.
  9. 9. CONCLUSIONESCon frecuencia el campo magnético es confundido con el campo eléctrico debido a sus similitudesde atracción y repulsión, de cargas y polos. Sin embargo se debe de observar que en el caso delelectromagnetismo solo pueden existir los polos en pares, a diferencia de las cargas eléctricas. Sedebe de tomar en cuenta, además que el campo magnético se produce debido al spin de loselectrones, los cuales pueden ser en el sentido del reloj o de forma contraria siendo más disparesen los elementos metálicos. Para el caso de los elementos no metálicos el número de electronesque giran en un sentido es anulado por los electrones que giran en sentido contrario.Las líneas del campo magnético también resultaron útiles para conocer la dirección del campomagnético, así como la regla de la mano derecha, que se basa en la dirección de la corriente.El electromagnetismo es sumamente importante en la industria así como lo menciona la prácticatiene múltiples aplicaciones debido a la relación que guarda con la electricidad, lo cual se estuvoobservando en el desarrollo de la práctica.BIBLIOGRAFÍA.Resnick D. Halliday and Krane. Física vol. II, CECSA MEXICO 2002.Raymand A. Serway física tomo II Mc Graw Hill Interamericana, México 2001.Serrano García Gutiérrez. Electricidad y magnetismo. Prentice hall, México 2001.http://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/

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