COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE VERACRUZ
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MATERIA: TEMAS SELECTOS DE FÍSICA II
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OBJETIVO
 Construir un aparato que permita el estudio de los arcos voltaicos a más de 5000
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 Demostrar la transmis...
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ELABORACIÓN
Lo primero que se hizo para desarrollar el aparato fue hacer una distribución de nuestros
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igual forma para que así estuvieran en un medio aislante y no hubiera riesgo alguno de
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Ahora, antes de probar el...
En conclusión la Escalera de Jacob es en esencia un arco eléctrico o arco voltaico, se
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Experimento de Física - La Escalera de Jacob

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Reporte del experimento presentado para la clase de Temas Selectos de Física II.

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Experimento de Física - La Escalera de Jacob

  1. 1. COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE VERACRUZ PLANTEL 35 “DR. LEONARDO PASQUEL” MATERIA: TEMAS SELECTOS DE FÍSICA II PROF. ING. JUAN FRANCISCO CORTINAS JAMESON PROYECTO DE TERCER PARCIAL “ESCALERA DE JACOB” INTEGRANTES DEL EQUIPO: BASULTO ALMEIDA MAURICIO ALBERTO JIMÉNEZ MENDOZA ANDRÉS GIOVANNI LEAL HERNÁNDEZ ARLETTE MARTÍNEZ SÁNCHEZ JOSÉ FRANCISCO REYES LLANOS LUIS ARTURO GRUPO: 602
  2. 2. OBJETIVO  Construir un aparato que permita el estudio de los arcos voltaicos a más de 5000 volts.  Demostrar la transmisión inalámbrica de energía eléctrica impulsada inicialmente por Nikola Tesla. FUNDAMENTO TEÓRICO  Se denomina arco eléctrico o también arco voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a baja presión, o al aire libre, como es el caso de nuestro aparato.  Se conoce informalmente como escalera de Jacob, al arco eléctrico producido por un dispositivo formado por dos conductores rectos en forma de V. El arco se produce en la parte más cercana (baja) de los electrodos y a medida que el aire superior es ionizado por la radiación ultravioleta y por el calor, va subiendo hasta que la distancia de los electrodos es demasiado larga y desaparece, repitiéndose el arco en la parte más estrecha y así sucesivamente. MATERIALES  Un transformador de microondas con una entrada de 120 voltios y una salida de 5000 voltios.  Clavija  Cable dúplex calibre 12  Dos alambres de 75 cm de largo.  Una base de madera  Dos tornillos para madera.  Terminales para electrónica HERRAMIENTA  Desarmador plano y de cruz  Pinzas de corte  Pinzas de electricista  Equipo de seguridad
  3. 3. DIAGRAMA ELABORACIÓN Lo primero que se hizo para desarrollar el aparato fue hacer una distribución de nuestros elementos esenciales dentro de nuestra tabla, cuidando que el transformador y los alambres que utilizaríamos como antenas quedaran a una distancia en la que no pudieran hacer algún contacto peligroso, puesto que se trabaja con un alto voltaje, que implica gran riesgo. Se identificó el bobinado primario o de entrada de nuestro transformador mirando el cable que lo conformaba. Este debería de ser grueso y tener pocas vueltas, para tener así más resistencia e intensidad, pero poco voltaje, que en este caso era de 127 voltios. Ahora sabíamos cuál era el bobinado secundario, el cual se caracterizaba por tener mayor número de vueltas en comparación al primario y debería de ser más delgado, lo que nos daría menos resistencia e intensidad, pero un voltaje mucho mayor, de 3500 a 5000 voltios. Ahora, lo que pretendíamos hacer con este elemento era elevar el voltaje a un nivel en el que pudiera ionizar el aire entre dos conductores conectados a la salida, por lo que conectamos el bobinado primario al cable de alimentación y el secundario al par de alambres conductores que nos servirían como antenas, como puede observarse en la fotografía. Para ello, utilizamos terminales que irían conectadas a las “patitas” salientes del bobinado. En el bobinado de salida solo teníamos una “patita”, pero dos cables, e investigando un poco llegamos a la conclusión de que uno de ellos debería de ir a la salida del bobinado, y el otro tendríamos que conectarlo a tierra o masa, que podría ser la misma carcaza del transformador. Al final, los extremos no conectados se llevarán a los alambres conductores, conectándolos a los mismos, los cuales sujetamos a la madera de
  4. 4. igual forma para que así estuvieran en un medio aislante y no hubiera riesgo alguno de descarga. Ahora, antes de probar el funcionamiento del aparato se tomaron ciertas medidas de seguridad, como utilizar guantes, calzando zapatos de hule. FUNCIONAMIENTO En lo que se basa nuestro experimento es la idea de Nikola Tesla sobre transmitir energía eléctrica de manera inalámbrica a través de la alta tensión. Así pues, nosotros elevaremos el voltaje hasta un nivel en el que ionizará el aire entre dos conductores para demostrar a pequeña escala la transmisión de energía eléctrica sin necesidad de algún cable, ofreciendo un atractivo visual interesante, que también es didáctico. Al accionar el aparato, el transformador comienza a hacer su función: elevar el voltaje de entrada a uno que pueda ionizar el aire y así crear un arco eléctrico entre los conductores, pero esto no puede hacerse de una manera aislada, sino que tiene que hacer de manera asistida, utilizando algún conductor extra que logre crear un salto de chispa entre los alambres para que se genere el pequeño rayo. Para ello, utilizamos un destornillador amarrado a la punta de un palo de madera (para mayor seguridad), lo que provoca el salto que chispa esperado. Entonces, conforme el aire se va ionizando de manera ascendente, la chispa viaja hasta el punto en el que los conductores están lo suficientemente alejados para que se pierda ese enlace y la ionización del aire no sea posible, repitiéndose el fenómeno de nuevo, como un ciclo. PROBLEMAS PROPUESTOS Dados los datos proporcionados en el diagrama del experimento, obtenga: a) La potencia de entrada y de salida. b) La intensidad de salida. c) La razón entre el número de espiras de la bobina secundaria y el número de espiras de la bobina primaria. CONCLUSIÓN La Escalera de Jacob la escogimos en equipo, se escogió este experimento debido a que escogimos demostrar algo sobre electromagnetismo, pero que fuera muy atractivo a la vez. El experimento estuvo basado en varios temas que en conjunto hicieron posible funcionar la Escalera de Jacob, entre ellos están: electrodinámica, la ionización del aire, pero principalmente el electromagnetismo.
  5. 5. En conclusión la Escalera de Jacob es en esencia un arco eléctrico o arco voltaico, se logró utilizarlo como aparato de uso didáctico, ya que cumplió con la intención de demostrar que se puede transmitir energía eléctrica de manera inalámbrica a través de la alta tensión, obviamente se demostró a pequeña escala, pero se cumplió lo esperado: que al generar un gran voltaje entre dos conductores puestos en forma de V y creando una chispa entre ellos, el aire entre ellos se ionizará y dará como resultado un arco eléctrico. En nuestra opinión fue una forma eficaz de hacerlo didáctico y atractivo a la vista de quien los presencie, por consecuencia, creando una mejor comprensión de este principio.

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