Fisica MUTEC

UNAM

ENP

Plantel 6 “Antonio Caso”

Visita al museo: MUTEC

Carolina Bernal Rodríguez

Grupo 411

Prof. Ing. José A. Erosa León

2012-2013

Pararrayos Franklin

¿Quién lo inventó?

El primer modelo de este aparato se conoce como “pararrayos Franklin”, en homenaje a su inventor que es Franklin. En 1749 Benjamín Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad; defendió la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propuso un método efectivo para demostrarlo. En 1749 inventó el pararrayos en las Américas. En 1752 Franklin publicó en Londres, una aplicación donde propuso la idea de utilizar varillas de acero en punta, sobre los tejados, para protegerse de la caída de los rayos. Su teoría se ensayó en Inglaterra y Francia antes incluso de que él mismo ejecutara su famoso experimento con una cometa en 1752. Fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin.

¿Cuándo? En 1753.

¿Dónde? Londres y las Américas.

Partes internas y externas

Barra Conductor aéreo (cobre) Conductor Subterráneo Llave Bola de cobre o platino

Principio o principios físicos: Electricidad. Conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

¿Cómo funciona?

Funciona de tal manera que en la punta del pararrayos aparecen intensas cargas positivas que crean iones positivos que al ascender reducen la carga negativa de la tormenta eléctrica, al mismo tiempo que atraen hacia abajo las cargas negativas. Cuando se produce la descarga eléctrica tiende a seguir la línea de los iones hasta chocar con el pararrayos. La potente corriente se desplaza por el cable y llega a tierra sin producir ningún daño, este es el funcionamiento del pararrayos y el que vimos en MUTEC es un prototipo.

Aplicación a la vida cotidiana: La aplicación a la vida cotidiana es que para evitar que los rayos caigan en cualquier otro lado y provoquen alguna desgracia. Es por eso que los lugares más altos como antenas de radio, o edificios suelen tener uno. El pararrayos es muy útil para que no caigan a Tierra.

Conductor subterráneo

Conductor aéreo

Llave

Barra

Bola

Pila Voltaica de Volt


Su inventor es el que le da el honor al nombre que tiene, su inventor es Alessandro Volta. Para hacer la pila, Volta apiló, alternándolos, discos de cobre y de cinc de igual tamaño, intercalando entre ellos un trozo de paño húmedo. Volta pensó que lo que él llamó galvanismo era una corriente eléctrica animal. Se le llamó así en honor a Galvani, fundador de la Fisiología nerviosa, que logró crear una corriente uniendo dos metales diferentes por medio de nervios o de músculos de un animal (que se contraían a su paso).

¿Cuándo? 1800.

¿Dónde? Italia.


Disco de cobre Disco de zinc Electrolito Filamento humedecido

Principio o principios físicos: Electricidad. Conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

¿Cómo funciona?

Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de iones. Como puede verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente. Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.

Aplicación a la vida cotidiana: La pila de Volta despertó un gran entusiasmo entre los científicos de su época y sirvió de impulso para los experimentadores de toda Europa (casi inmediatamente se descubrió que la corriente eléctrica podía descomponer el agua) y sirvió de base para los trabajos químicos de Davy y para el estudio de los fenómenos electromagnéticos que hizo Faraday.

Escalera de Jacob

Disco de cobre

Filamento Humedecido

Electrolito

Disco de zinc


Este experimento no tiene un inventor en particular; sin embargo Albert Einstein desarrolló la relatividad especial merced a un análisis de la electrodinámica. Durante finales del siglo XIX los físicos se percataron de una contradicción entre las leyes aceptadas de la electrodinámica y la mecánica clásica. Unos quince años antes del trabajo de Einstein, Wiechert y más tarde Liénard, buscaron las expresiones de los campos electromagnéticos de cargas en movimiento. En particular, las ecuaciones de Maxwell predecían resultados no intuitivos como que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador y que no obedece a la invariancia de Galileo. Se creía, pues, que las ecuaciones de Maxwell no eran correctas y que las verdaderas ecuaciones del electromagnetismo contenían un término que se correspondería con la influencia del éter lumínico.

¿Cuándo? Fue inventada a Finales del Siglo XIX

¿Dónde? Alemania


Varillas de metal en forma de “V”. Transformador de voltaje.

Principio o principios físicos: Electrodinámica. Es la rama del electromagnetismo que trata de la evolución temporal en sistemas donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento.

¿Cómo funciona?

El transformador genera un voltaje de entre las varillas; el aire funciona como si fuese un buen aislante, pero al aplicarle un voltaje tan alto comienza a conducir electricidad; la chispa es el paso de las cargas eléctricas entre las dos varillas a través del aire; las varillas están más cercanas en la parte inferior, por esta razón es ahí donde empieza la primera chispa; la chispa calienta el aire que está a su alrededor; el aire caliente presenta menos resistencia al paso de carga a través de él y permite el paso de la chispa, a su vez, esta calienta más el aire y la repetición continúa de éste fenómeno hasta que hace que la chispa ascienda a lo largo de las varillas hasta llegar la parte superior donde éstas terminan y por lo tanto se interrumpe ; al no haber chispa, el voltaje produce otra nueva en la parte inferior y el ciclo se repite.

Aplicación a la vida cotidiana: Pues el uso que se le puede da a la vida cotidiana a la Escalera de chispas o bien llamada escalera de Jacob no es practicamente nada puesto que es un experimento obsoleto, sin embargo la electrodinámica se usa en el diseño de lamparas fluorescentes , tambien se usaba en las antiguas pantallas de rayos catódicos CTR pero eso ya es obsoleto.

Electromagneto de Henry


Varillas en forma de “V”

Transformador de voltaje

Su inventor fue Joseph Henry el cual hizo una versión más poderosa del electromagneto original de Sturgeon y demostró el potencial del dispositivo para las comunicaciones a larga distancia al enviar una corriente eléctrica a lo largo de una milla de cable para activar un electromagneto que causó que un badajo sonara una campana, naciendo con esto el principio sobre el cual se construyó el telégrafo.

¿Cuándo? En 1825

¿Dónde? En Estados Unidos


Polo magnético Alambre receptor Alambre transmisor Base de madera

Principio o principios físicos: Electromagnetismo. El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell.

¿Cómo funciona?

Un electromagneto está formado por un núcleo por lo regular ferro magnético, y está rodeado por alambre magneto, es una bobina, por cuyos extremos se alimenta con corriente directa, y la bobina genera un campo magnético constante.

Aplicación a la vida cotidiana:

Se tiene muchas aplicaciones interesantes: instrumentos de medida (galvanómetro, polímetro), transformadores, motores eléctricos.

Generador de Electricidad Estática de Von Guericke


Polo Magnético

Alambre transmisor

Base de madera

Alambre receptor

Fue Inventado por Otto Von Guericke, fue el primer dispositivo para generar electricidad estática, la electricidad estática es cuando no existe movimiento por parte de los electrones a menos que se ejerza una fuerza de fricción.

¿Cuándo? 1660

¿Dónde? En Alemania


Base de madera Bola de azufre (aislador) Mano

Principio o principios físicos: Electrostática. es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema.

¿Cómo funciona?

Esta máquina consistía en una bola de azufre (aislador) que hacía girar con una mano y frotaba con la otra. La esfera podía mantener una gran cantidad de carga y se la podía descargar acercándole el extremo de un conductor. Con la bola de azufre cargada, Guericke observó una variedad de manifestaciones que hoy asociamos a la electricidad estática, tales como chispas, chisporroteos y atracción y repulsión de objetos livianos. Años después notó que, en ocasiones, al rotar la esfera se producía un halo. Aunque no lo comprendió así, el brillo que observó era electroluminiscencia: la conversión de energía eléctrica en luz. Nadie antes de él había reportado este efecto.

Aplicación a la vida cotidiana: demostrar fenómenos eléctricos. Los generadores de electricidad estática son máquinas que producen altísimas tensiones con una muy pequeña intensidad de corriente. Hoy se utilizan casi exclusivamente para demostraciones escolares de física. Ejemplos de tales generadores son el electróforo, la máquina de Wimshurst y el generador de Van de Graaff.

El principio del motor


Bola aislanteMano

Base de madera

Este aparato no tiene inventor en particular, sin embargo Rudolf Christian Karl Diesel fue un ingeniero alemán inventor del motor de combustión de alto rendimiento que lleva su nombre, el motor diésel. Rudolf Diesel estudiaba los motores de alto rendimiento térmico, con el uso de combustibles alternativos en los motores de combustión interna. Su invento fue muy caro con su vida, ya que estuvo a punto de perderla cuando uno de sus motores experimentales explotó, provocando lesiones a sus colaboradores y a él mismo

¿Cuándo? 1883

¿Dónde? Francia


Imán magnético Bobina Palancas Electrototo (medidor) Conectores


¿Cómo funciona?

Cuando una corriente eléctrica atraviesa la bobina, esta se imanta. Al acercar los polos de los imanes y los de la bobina se atraen o se repelen: eso provoca que la bobina gire. Mientras más cerca esté del imán de la bobina, más potencia tiene el motor. Pero si la bobina no está sometida a tensión, no sucede nada.

Aplicación a la vida cotidiana: el motor nos sirve para muchas cosas en la actualidad, en un carro, avión, lavadora, etc.

Motor de Faraday


Electrototo

Palancas

Imán Magnético

Bobina

Conectores

Su inventor es Michael Faraday. El cuál Realizó contribuciones en el campo de la electricidad. En 1821, después de que el químico danés Oersted descubriera el electromagnetismo, Faraday construyó dos aparatos para producir lo que él llamó rotación electromagnética, en realidad, un motor eléctrico.

¿Cuándo? En 1821.

¿Dónde? En Londres.


Barra imantada Disco de cobre Eje de latón


¿Cómo funciona?

Genera una corriente eléctrica a partir de un movimiento mecánico, lo que corresponde al principio de funcionamiento de un dinamo, sin embargo, al ser dicho efecto reversible. Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles

Aplicación a la vida cotidiana: los podemos ver prácticamente en todas las áreas de la sociedad como pueden ser: En Sistemas de riego en el campo, máquinas neumáticas y grúas para la construcción, en la industria petrolera como dispositivos de perforación y extracción, sistemas de bombeo industrial. La misión fundamental del motor eléctrico es la de transformar la energía eléctrica, que se le suministra, en una energía mecánica que será la que se emplea para poner en movimiento el mecanismo del equipo en el que se instale.

El imán dentro de la bobina


Disco de cobre

Barra imantadaEje de latón

No existe un inventor en particular, sin embargo En 1800, Nicholson y Carlisle descubrieron que el agua podía descomponerse por la corriente de una pila voltaica en un proceso que se conoce como electrólisis; trabajo que posteriormente fue ampliado por Michael Faraday en 1833.

¿Cuándo? En 1800.

¿Dónde? En Inglaterra.


Imán Manivela Palanca Bobina Foco

Principio o principios físicos: Electricidad y Electromagnetismo. Conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday

¿Cómo funciona?

Al hacer girar el imán con la manivela se puede observar que la rotación del imán dentro de la bobina es lo que produce la corriente eléctrica. Para que este generador funcione bien, la bobina debe de recubrir el imán.

Aplicación a la vida cotidiana: puede este encontrarse en un generador de luz y produce luz cuando no la hay.

Para que pase la corriente… debes conectar el aparato a la pila


Foco

Bobina Imán

Manivela

Palanca

Este aparato no tiene un inventor en específico sin embargo La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es lo contrario a la resistencia eléctrica.

¿Cuándo? 1827

¿Dónde? Alemania


Foco Pila Conectores Aparato eléctrico 1 Aparato eléctrico 2

Principio o principios físicos: Electricidad. Conjunto de fenómenos físico relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

¿Cómo funciona?

Para que un aparato funcione, se tiene que conectar cada uno de sus extremos a un polo de la pila. Si creas un circuito sin pila la corriente no pasa si conectas los aparatos uno tras otro (en serie) la intensidad de la corriente que los atraviesa es más débil, no funcionan tan bien.

Aplicación a la vida cotidiana: Una aplicación de un circuito por ejemplo en paralelo lo podemos ver claramente en las instalaciones de las casas, ya que si estuvieran en serie cuando se fundiera uno se fundirían todos.

Foco

Pila

Conector

Aparato eléctrico 1

Aparato eléctrico 2

¿Cuál de estos focos no funciona?


Este aparato no tiene un inventor en particular, sin embargo Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica. Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

¿Cuándo? 1845

¿Dónde? Alemania.


Foco(s) Botón(es) Lupa(s)

Principio o principios físicos: Electricidad. Conjunto de fenómenos físico relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

¿Cómo funciona?

Cuando el filamento de un foco se rompe, el circuito se corta. La corriente no puede pasar y el foco no funciona.

Aplicación a la vida cotidiana:

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