“Demostración práctica del electromagnetismo”

Inacap Santiago SurElectromagnetismo y motores eléctricosSección: 123

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Integrantes:

David León Gonzalo Otárola Sebastián Rojas Angel Matamala Blas Vega

Fecha Entrega: 10/04/2014

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Objetivos.

Descubrir de forma práctica los fenómenos del electromagnetismo mediante la interacción de los distintos materiales presentes en la experiencia, los cuales al estar influidos bajo distintas condiciones presentan diversas respuestas y características en sus cualidades íntegras, permitiéndonos poder percatarnos de sus variaciones y corroborar la naturaleza del electromagnetismo presente en tales situaciones.

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Desarrollo.En la primera etapa de la experiencia, hemos desarrollado el siguiente circuito presente en la figura 1:

El cual está alimentado por una fuente continua de 30 V. donde le sigue en serie el amperímetro con el que determinaremos la corriente que circula a través del circuito; luego tenemos una resistencia de 50 ohm que están regulados sobre el reóstato. Finalmente tenemos una brújula que está fijada con cinta por debajo del conductor de manera que la influencia magnética del conductor pueda ser más contundente. Tanto la aguja como el conductor ubicado sobre la brújula están apuntando en la misma dirección de la siguiente manera.

Al energizar la fuente, circula corriente por el circuito, precisamente en ésta ocasión nuestro amperímetro nos entregaba una lectura de 590 mA, y por lo tanto, cuando existe una corriente que circula por un conductor, alrededor de éste se genera un campo magnético, de manera que la aguja de la brújula la cual estaba en el mismo sentido que el del conductor, al estar energizado éste, la aguja nos apunta de manera perpendicular para ésta ocasión.

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Para cuando invertíamos la polaridad, también se invertían los polos de la brújula, de modo que para donde antes apuntaba el norte, en ésta ocasión estaría apuntando el sur.

Podemos interpretar éste cambio en la forma que nos guía la regla de la mano derecha. Ya que si ubicamos para un sentido nuestro dedo pulgar en dirección en cómo va el sentido de la corriente, el resto de los dedos nos indican el sentido de la líneas de flujo presentes en éste fenómeno, dándonos a conocer el polo norte de la brújula para éste caso.

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En la segunda etapa de ésta experiencia, hemos desarrollado el siguiente circuito de la figura 2.

Para éste caso, hemos energizado la fuente en 10 volts continuos, y siguiendo las indicaciones de la experiencia, hemos ubicado la brújula bajo la bobina, al energizar la bobina, la brújula, indica su polo norte en el sentido opuesto al de las entradas de conexión que tiene la bobina.

Al invertir la fuente, la aguja de nuestra brújula apunta en la dirección contraria a la del caso anterior, por lo tanto como conclusión, podemos decir que al invertir la polaridad eléctrica de la bobina, también invertimos su polaridad magnética. Y al aplicar la regla de la mano derecha, podemos verificar la formación de los polos magnéticos que surgen según el sentido de corriente que le damos respecto a la polarización eléctrica que le asignamos a la bobina.

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En la tercera etapa de ésta experiencia, hemos realizado el siguiente circuito, donde está implicado una fuente de tensión continua. (Véase figura 3).

En un comienzo utilizábamos una bobina de 600 espiras conectadas al polo positivo de la fuente, y otra de 30 espiras al negativo, de manera que al energizar el circuito, a pesar de inducir una alta corriente (según lo permitía la fuente) era posible retirar sin dificultades la parte superior del núcleo. Por lo tanto hemos cambiado la bobina de 30 espiras por una de 900 espiras para que aconteciese mayor inducción y podamos verificar el magnetismo que se produce en un electroimán.

De manera que mientras íbamos aumentando paulatinamente las bobinas, se nos iba haciendo más difícil retirar la parte superior del núcleo, donde a partir de los 20 mA, según lo calculado, ya empezaba a costar retirar el trozo del núcleo.

Al invertir la polaridad de la fuente nos sucedía lo mismo, solo que en ésta ocasión la demanda de corriente para inducir un campo magnético era mayor ya que como conclusión advertimos que dependiendo de a qué polo está conectado la bobina con mayor espiras, va a depender de si el magnetismo presente en el circuito será mayo o en menor medida.

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En la siguiente etapa de ésta experiencia hemos desarrollado el siguiente circuito de la figura 4:

Donde hemos acercado y alejado el imán al centro de la bobina y hemos medido a través del instrumento si existía alguna variación de voltaje presente en la bobina, de modo que hemos observadoQue al entrar con el polo norte del imán sobre el centro de la bobina, se nos inducía un leve voltaje que marcaba el instrumento, y en medida que ejerciéramos éste movimiento con mayor fluidez y constancia, el instrumento nos marcaba un voltaje más elevado. Al invertir la polaridad del imán y aplicar el mismo procedimiento hemos notado que el polo sur del imán no tiene una influencia tan presente como la del polo norte, ya que el voltímetro nos entregaba un voltaje menor que en el caso anterior.

Además la tensión inducida en el conductor, era directamente proporcional a la velocidad con la que se cortaban las líneas de fuerzas. Para concluir podemos descifrar que el fenómeno del campo electromagnético es posible a través de la inducción de un imán común sobre un embobinado, y cuando éste imán influye en mayor medida con su polaridad norte, nuestra inducción sobre el embobinado será mayor.

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En la siguiente etapa de ésta experiencia, hemos realizado el siguiente circuito que se presenta en la figura 5:

En ésta experiencia energizábamos y des energizábamos la fuente repetidas veces, donde la bobina que estaba conectada a la fuente contenía 900 espiras y la otra 600, en la lectura del instrumento una se observaba una variación en los pulsos surgida de la inducción del voltaje, éstos pulsos podrían llegar hasta los 2 volts. Para el caso contraria, la cifra se incrementaba pudiendo alcanzar casi los 4 volts inducidos.

En conclusión podemos deducir que al prender y apagar repetidamente la conexión de la fuente generamos un campo magnético variable y por ende inducimos un voltaje en la bobina además generamos una inducción de voltaje en la segunda bobina debido a que el flujo magnético es conducido a la segundo bobina por el armazón de hierro que une a las dos bobinas generando un voltaje en la segunda bobina. El voltaje en la segunda bobina dependerá de la relación de numero de espiras entre estas dos, es decir n1/n2=v1/v2 esto quiere decir que si la bobina primaria es mayor a la secundaria el voltaje de salida será menor al de entrada y viceversa.

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Para el siguiente y último ejercicio de éste laboratorio, hemos empleado el siguiente circuito, como puede observarse en la fig. 6:

Donde hemos alimentado éste circuito con una fuente de tensión alterna conectada en 40 Volts. Primeramente la bobina de 600 espiras ésta conectada al voltímetro y en el caso de las de 900 espiras, está conectada a la fuente. Par éste caso a una distancia de unos 15 centímetro tenemos una medida de unos 24,7 Volts. Por lo tanto podemos decir que éste orden de las bobinas nos está reduciendo el voltaje, de manera que sería un transformador reductor.

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Cuando invertimos las bobinas nos entrega una medida de 55, 9 volts, por lo tanto podemos hablar en éste caso de que se genera un transformador elevador.

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Conclusión.En conclusión podemos decir que al conectar la primera bobina con una fuente alterna inducimos una corriente alterna a través de ella lo que a su vez crea un campo magnético alternante en el núcleo de hierro, este campo magnético se une con el creado por la segunda bobina y crean un campo electromagnético. El valor de este campo electromagnético dependerá de la frecuencia de cambio del flujo, que incrementa al incrementar el n° de vuelta en la segunda bobina, por ende el voltaje de salida está directamente relacionado con el número de vueltas de las dos bobinas a mayor n° de vueltas en V1 menor voltaje, a mayor n° de vueltas en V2 mayor voltaje.

En esta experiencia podemos notar diferentes capacidades que tiene el electromagnetismo, al interactuar bobinas, conductores e imanes, podemos hablar de inducción electromagnética. Este tipo de inducción se refiere al flujo de electrones en cierto conductor cuando este se mueve a través de un campo magnético, al romper líneas de fuerza que son generadas en el campo magnético se inducirá una diferencia de potencial en los extremos del conductor; en la práctica se comprobó al acercar el imán al campo magnético y moverlo en repetidas ocasiones, entonces al romper estas llamadas líneas de fuerza emitidas por el campo magnético de las bobinas existirá una diferencia de potencial que fue medida con el voltímetro. “La tensión inducida en el conductor es directamente proporcional a la velocidad con que el conductor corta las líneas de fuerza magnética. En otras palabras, cuanto más líneas de flujo por segundo se corten, mayor será la FEM inducida”.

El electromagnetismo es la base de la tecnología que hoy en día damos uso.

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