TC_3_Grupo_21

INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA

ELECTROMAGNETISMO

LABORATORIO 3

OTTO RUEFLI BARRERACC. 1118.538.282

BRYAM MAURICIO RIOS

TUTOR VIRTUAL FUAN EVANGELISTA

GRUPO:

21

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

UNAD

NOVIEMBRE 2014


INTRODUCCIÓN

El magnetismo, es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

Aunque hay una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo, ambas fuerzas son totalmente diferentes. Para que interactúen debe de haber un movimiento en alguna de ellas. Se sabe que el electrón tiene una carga electrostática que aplica una fuerza hacia el centro del electrón, y también se sabe que los electrones tienen un campo magnético a su alrededor debido a su rotación orbital. En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagnético por ser perpendiculares entre sí.

Las prácticas de Electromagnetismo buscan introducirnos en el tema de la medición y de la inmensa aplicación que poseen los campos electromagnéticos para la solución de problemas de la vida cotidiana.Igualmente a través de los trabajos y desarrollo de las prácticas, se busca que el estudiante desarrolle, afiance, realimente, las competencias básicas adquiridas a lo largo del desarrollo del curso. Por esta razón, el desarrollo de las prácticas de laboratorio de Electromagnetismos, se divide en dos partes o prácticas. La primera practica tratará sobre los instrumentos de medida y aparatos eléctricos, en esta práctica analizaremos las funciones que cumple cada parte de los instrumentos de medida y como debe ser su correcto uso para lograr obtener lo que se está buscando, en cuanto a mediciones. Para el desarrollo de esta práctica se utilizaran instrumentos de medida como el osciloscopio, el multímetro y el generador de señales y como aparatos eléctricos tenemos la Fuente de corriente directa.

Se dice que los electromagnetismos es una rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos. El electromagnetismo inicialmente se estudiaba de manera separada: por un lado los fenómenos eléctricos y por otro los magnéticos, hasta que Oersted, casi de manera casual, descubrió que están interconectados. Quien unió estas ideas y las sintetizó en un pequeño conjunto de ecuaciones fue Maxwell y en su honor dichas leyes se conocen como leyes de Maxwell. Éstas describen por completo el campo electromagnético en función de un campo eléctrico y un campo magnético.


OBJETIVOS

Atreves de diferentes ejemplos prácticos conocer más de cerca los fenómenos electromagnéticos y la aplicabilidad a las telecomunicaciones y la trasferencia de datos. Algo muy importante es conocer los conceptos de electromagnetismo corrientes, leyes de Gauss y Ampare en una forma dinámica y practica sin acudir a medios matemáticos para la demostración de estos. Relacionar la importancia y aplicación de los efectos eléctricos y magnéticos en las telecomunicaciones. Comparar y contrastar los conceptos de campo eléctrico y magnético, aplicar las leyes de Gauss y Ampere para relacionar el comportamiento en la transmisión de señales inalámbricas.

-Afianzar los conceptos teóricos adquiridos en el curso.

-Desarrollar competencias laborales, técnicas, científicas, tecnológicas, en el uso de -componentes reales

-Desarrollar capacidad de uso y control de software de simulación y sus restricciones en la práctica.

-Aprender el uso de instrumentos de montaje y de medida.


PRACTICA 3

Inducción electromagnética:

Bobina con núcleo de aire y 50 espiras.

Bobina con núcleo de aire y de 100 espiras.

Dos imanes de barra

Cables, conectores

Galvanómetro con cero en el centro

Bobina de una sola espira

El capacitor:

Un capacitor de 1000 F, resistencia de 10k, resistencia de 27k, voltímetro, fuente de voltaje, amperímetro CD y un cronómetro.

Naturaleza del magnetismo:

Imanes.

Papel Bond.

Clips.

Brújula Magnética.

Clavo de Hierro.

Limaduras de Hierro.


Procedimiento:

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

1. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro, como se ilustra en la figura. Introduzca uno de los imanes de barra a través de la bobina y comienza a generar con su mano y en el interior una movimiento armónico simple. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones.

Observación: No presenta ninguna deflexión, porque una sola espira no representa una inducción considerable.

2. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 50 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y vaya sacando conclusiones.

Observación: En esta práctica, la bobina de 50 espiras, no fueron suficientes para inducir la deflexión en el galvanómetro.

Por eso se tomó la decisión de hacerlo 140 espiras. El cual tuvo una desviación de 2 líneas en la escala del galvanómetro.


3. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones.

Observación: En esta práctica, la bobina de 100 espiras, no fueron suficientes para inducir la deflexión en el galvanómetro.

Por eso se tomó la decisión de hacerlo 300 espiras. El cual tuvo una desviación de 4 líneas en la escala del galvanómetro; pues a mayor número de espiras será la inducción.

4. Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imán de barra y si percibe cambios anote con cuidado sus observaciones.

Observación: La aguja del galvanómetro tiende al sentido contrario.


5. Si el diámetro del núcleo se lo permite (en caso contrario rediseñe sus bobinas) una los dos imanes de barra (para generar un imán más fuerte) e introduzca el sistema a la bobina de 100 espiras. Observe el movimiento de la aguja del galvanómetro; ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con cuidado el movimiento de la aguja del galvanómetro. Anote una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso.

Observación: Se trabajó con la bobina de 300 espiras.

Con los dos imanes, la desviación fue de 5 líneas en el galvanómetro. En donde la inducción de los imanes fue mayor, por la fuerza magnética.

NATURALEZA DEL MAGNETISMO

Experimento A. Tipos de Polos

Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. Para verificar que apunta hacia el norte, coloque la brújula sobre la mesa; luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. El imán debe provocar la desviación de la aguja de modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imán. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula, tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. Si ambos imanes tienen la orientación correcta, proceda entonces con el experimento.


Experimento B. Líneas de Campo Magnético

1. Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel.Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel.

Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético.

2. Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán.


Experimento C. Líneas de Campo Magnético entre Polos

1. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas definidas. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético, mostrando la orientación polar de los dos imanes.

2. Repita el paso 1 colocando el polo S de un imán frente al polo N del otro.

Experimento D. Dirección de las Líneas de Campo MagnéticoTrace el contorno de un imán de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur. Coloque el imán sobre el trazo. En tanto observa su dibujo, mueva lentamente la brújula de un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las líneas del campo magnético. Dibuje flechas que apunten en la dirección del polo norte de la brújula. Mueva la brújula a diferentes posiciones alrededor del imán y dibuje la dirección de la línea de campo magnético en cada posición

Observacion: La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro.


Experimento E. Propiedades de la Piedra Imán

1. Acerque un imán a los clips. Registre sus observaciones.

2. Acerque una brújula al imán y muévala alrededor de él. Registre sus observaciones.


Observación: Las líneas del campo magnético en un imán, se extienden en el espacio, partiendo del polo norte del imán hacia el polo sur. Cuando más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el número de ellas, más intenso será el campo magnético.

Experimento F. Magnetismo Inducido

1. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra. Después acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Anote sus observaciones.


2. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. Advierta que el extremo libre se ha convertido en un polo. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió. Registre sus observaciones.

ANÀLISIS

Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja cuando el imán se introduce en la bobina de una espira:

Al introducir el imán dentro de la espira se puede observar que la aguja del galvanómetro se mueve desplazándose desde el punto central hasta un valor en un sentido y luego en otro sentido.

2. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado en la aguja del galvanómetro cuando el imán se introduce en cada una de las bobinas de 50 y 100 espiras.

El movimiento de la aguja del instrumento se desplaza en mayor proporción cuando se hace mover el imán dentro de la espira con mayor número de vueltas.

Una espira es un hilo conductor en forma de línea cerrada, pudiendo ser circular, rectangular, cuadrada, etc. Si por la espira hacemos circular una corriente eléctrica, el campo magnético creado se hace más intenso en el interior de ella. El sentido de las líneas de fuerza es el del avance de un sacacorchos que girase en el sentido de la corriente.


2-Cuando se hace circular corriente eléctrica por el solenoide, con centenares o

Miles de vueltas el campo magnético se refuerza extraordinariamente en su interior, y el solenoide se convierte en un poderoso imán con múltiples aplicaciones.

La energía del campo magnético por unidad de volumen es: [1] w = ½ B•H = ½ B•B/μ₀= B² / 2μ₀ [w] = Joules/m³ = Pascales La energía por unidad de volumen del campo magnético es una presión. Se puede interpretar como una presión magnética. La fuerza magnética ,sobre un material ferromagnético, puede calcularse entonces multiplicando por el área: F = (B² · A) / ( 2·μ₀) * donde B es el campo magnético (medido en Teslas) * F es la fuerza del campo magnético (en

Newtons) * A es el área de las caras de los polos (en m²) * μo es la permeabilidad del espacio libre ( μ₀= 4π·10⁻⁷ H/m) Como el campo magnético B que vas a construir estará producido por una corriente eléctrica I mediante una bobina con N espiras, podemos escribir al campo B como: B = μ·N·I / L N es el número de vueltas del conductor I es la corriente en Amperes L es la longitud del circuito magnético Sustituyendo, la fuerza queda: F = (μ · N² · I² · A) / (2 · L²) Como vemos la intensidad de la fuerza depende del número de vueltas, de la corriente, del área y de la longitud. Para obtener una fuerza mayor conviene que el área A sea grande y la longitud L de la bobina sea corta.

Al momento de cambiar la frecuencia del núcleo en la bobina, la corriente producida cambiara, es uno de los parámetros influyentes para el control de la generación de corriente, la frecuencia.

1- Si se deja quieto el núcleo y se mueve el solenoide, se genera corriente pero en menos cantidad, el efecto es el mismo, el corte de los campos magnéticos.

2- Como quiera que la energía generada es por cort6e de campos magnéticos la corriente generada y traducida en voltaje , es así que la aguja del galvanómetro deflecta entre positivo al momento de realizar un corte del campo hacia adentro de la bobina y una deflexión por negativo al sacar el núcleo de la bobina, esto depende de la velocidad como se apunto en el punto uno.

3- Los factores que influyen en la fuerza electromotriz en un sistema inductor son:

El diámetro del bobinado, la cantidad de espiras, la distancia entre espiras, el tipo de núcleo, la frecuencia, la corriente aplicada primordialmente.


3. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las bobinas y se mueve a diferentes

Frecuencias o velocidades:

En este caso la aguja del instrumento se mueve desde un punto negativo pasando por cero hasta un punto positivo y viceversa con un ritmo proporcional a la frecuencia de movimiento de los imanes, además el promedio de amplitud de la corriente generada en este caso aumenta.

1-Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes; sacar conclusiones de los registros conservados y proponer explicaciones razonables.

Es indistinto el movimiento ya sea de los imanes o de la bobina ya que se crea el mismo efecto que en el caso anterior.

2-Tratar de buscar, consultar o sugerir una explicación al fenómeno siguiente:“la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección cuando el imán se introduce en la bobina y en la dirección opuesta cuando el imán se saca”.

Este fenómeno se debe a

3-Encuentre los factores que afectan directamente la “F.E.M” (fuerza electromotriz) generada en un sistema de inducción y explique la influencia en la generación del voltaje inducido de cada uno de ellos.

Si un conductor se mueva dentro de un campo magnético, atreves del mismo se induce un voltaje este fenómeno se denomina acción generador y constituye el principio de funcionamiento de los generadores. El voltaje inducido es el producto de la velocidad del movimiento (v), la densidad de flujo magnético (B) y la longitud del conductor fem= Bl(v)

Se asume que el conductor se mueve perpendicularmente a las líneas de flujo. La dirección o polaridad de la Fem. Inducida se determina por medio de la regla de la mano izquierda.

Un generador es una maquina eléctrica que produce un voltaje, AC o DC a partir de energía mecánica por medio de inducción electromagnética. El proceso se efectúa por la rotación de unas bobinas de alambre a través de un campo magnético o por la rotación de un campo magnético más allá de esas bobinas


4-Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al máximo su talento y sus consultas y con la inversión mínima (aprovechar cuantos elementos estén a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con laca, varilla, aislantes. Estudie su comportamiento y explique cómo funciona el principio de inducción electromagnética.

Un campo magnético variable induce un voltaje en una bobina de alambre situada en sus vecindades este fenómeno es explicado por la ley de Faraday de la inducción y consiste en el principio de funcionamiento de los transformadores. Un transformador básico esta formado por dos bobinas de alambre independiente mente devanadas alrededor de un núcleo ferro magnético. Una de las bobinas llamada primario está conectado a una fuente de AC mientras que la otra llamada secundario, alimenta la carga el voltaje inducido en el secundario (V2) es directamente proporcional al voltaje aplicado al primario (V1) y a la relación de espiras entre el secundario y el primario.

n= N 2/ N1

V2=(V1)

los transformadores son máquinas eléctricas estáticas que cambian un voltaje AC de un nivel a otro voltaje AC de menor, mayor o igual nivel mediante la acción de un campo magnético; en el primer caso se habla de transformadores reductores, en el segundo de transformadores elevadores y en el tercero de transformadores de aislamiento. El núcleo de los transformadores no es macizo sino que está hecho de láminas delgadas de acero al cilicio aisladas eléctricamente entre sí para minimizar las corrientes parásitas. Idealmente, la relación entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida es igual a la relación entre el número de espiras del primario y el número de espiras del secundario. = = d


EL CAPACITORObjetivo

Investigar la relación entre el flujo de carga eléctrica y el tiempo que tarda en almacenarse energía eléctrica en forma de campo en una región adecuada, un capacitor.

Objetivos específicos

• Realizar una gráfica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el condensador.

• Investigar analítica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un condensador.

Materiales

Un capacitor de 1000μF, resistencia de 10k_, resistencia de 27k_, voltímetro, fuente de voltaje, amperímetro CD y un cronómetro.

Marco conceptual

El capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Una forma antigua de un capacitor es el recipiente de Leyden, Los capacitores están integrados por dos placas conductoras separadas por aire u otro material aislante, conocido como dieléctrico. La capacitancia, o capacidad de un capacitor, depende de la naturaleza del material dieléctrico, el área de las placas y la distancia entre ellas.

La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor, una batería, una resistencia, un voltímetro y un amperímetro, que no se muestra y que se conecta en serie para medir la intensidad de corriente. La resistencia es un simple dispositivo


que se opone al paso de corriente eléctrica. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperes; 1 coulomb/segundo = 1 ampere.

Cuando el interruptor está abierto, como muestra la figura uno, no fluye corriente eléctrica de la batería. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor, pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del capacitor es de material aislante. A medida que la carga se acumula en el capacitor, aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar

la misma diferencia de potencial que la batería. En este punto, el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. La capacitancia, C, se encuentra por medio de la siguiente relación Vq

C =, donde C es la capacitancia en faradios, q es la carga en culombios y V es la diferencia de potencial en volts.

En este experimento, usted empleará un capacitor y medirá la intensidad de corriente que fluye hacia él en un periodo. Luego determinará la capacitancia del capacitor.

Informe

1. Arregle el circuito como muestra la figura uno. El amperímetro, el capacitor Y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Vea las marcas + y - en los componentes del circuito. La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería. Si las conexiones se invierten, el capacitor puede dañarse. Las resistencias no tienen extremo + o +. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor.

2. Con un compañero de práctica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores de corriente, encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas. En el instante que se enciende la fuente, circulará una gran corriente.

Tome lectura de la corriente cada cinco segundos, el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente, hasta que sea demasiado pequeña para medirla. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. Registre las lecturas en la tabla 2.

3. apague la fuente de poder. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo.

4. Reemplace la resistencia de 27k por la resistencia de 10k


5. Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de 10k. Registre las lecturas en la tabla 2.

6. Después de que se han tomado todas las lecturas, desmantele el circuito. Asegúrese de desconectar todos los cables de la fuente de poder.

Resistencia 1 Resistencia 1Tiempo (s) Corriente (μA) Voltaje Corriente Voltaje

Capacitor (V) (μA) Capacitor (V)

0,00 532,00 0,14 148,70 0,005,00 478,00 2,80 99,00 4,7810,00 401,00 4,23 62,00 8,9515,00 332,00 5,75 37,00 10,6520,00 270,40 7,27 26,00 12,0625,00 233,00 8,50 18,00 13,0130,00 210,00 9,48 13,00 13,5535,00 172,00 10,12 9,00 13,9140,00 151,00 10,81 7,00 14,0845,00 135,00 11,58 6,50 14,1950,00 120,00 11,75 6,20 14,2355,00 108,00 11,96 6,00 14,2660,00 100,00 12,20 5,58 14,2865,00 94,90 12,34 5,40 14,3070,00 89,30 12,51 5,30 14,3175,00 83,80 12,65 5,25 14,3280,00 79,00 12,75 5,12 14,3385,00 74,70 12,90 5,06 14,3590,00 71,30 13,00 5,00 14,3695,00 67,70 13,10 4,89 14,37100,00 64,40 13,19 4,65 14,38105,00 61,40 13,25 4,56 14,39110,00 59,50 13,32 4,50 14,40115,00 57,10 13,38 4,44 14,41120,00 54,90 13,43 4,32 14,42125,00 52,90 13,48 4,25 14,43130,00 51,30 13,52 4,00 14,44

1. describa con sus palabras ¿Por qué la corriente inició en un valor máximo y descendió hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando?


Porque en ese instante el condensador esta descargado y el valor de la corriente es máximo, cuando el condensador se carga deja de pedir corriente y permanece constante hasta que empiece a descargarse.

2. Analice los datos obtenidos con las dos resistencias. Explique la función de la resistencia en el circuito.

La resistencia le limita el paso de corriente al condensador haciendo que se cargue lentamente

3. Empleando los datos de la tabla 2, dibuje dos gráficas para la corriente eléctrica como una función del tiempo. Trace una curva continua.


CONCLUSIONES

CIRCUITO CAPACITIVO

Ejemplo:

Sea un condensador de capacidad C=1.5 mF en serie con una resistencia de R=58 kW y una batería de Vє=30 V.

Empecemos a contar el tiempo cuando se cierra el interruptor. En el instante t=60 ms

La carga del condensador es

La intensidad es

La energía suministrada por la batería es

La energía disipada en la resistencia es

La energía acumulada en el condensador es


Cuando se completa el proceso de carga t→∞,

La carga del condensador es

q=CVє=1.5·10-6·30=45μC

La energía suministrada por la batería es

Eb=13.5·10-4 J

La energía acumulada en el condensador es

Ec=6.75·10-4 J

La energía total disipada en la resistencia es

ER=6.75·10-4 J

Proceso de carga:

Cuando el interruptor se mueve a A, la corriente I sube bruscamente (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el condensador no existiera momentáneamente en este circuito serie RC), y poco a

poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior).

El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama 1).

El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula T = R x C donde R está en Ohmios y C en Milifaradios y el resultado estará en milisegundos.


Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final

Al valor de T se le llama "Constante de tiempo"

Analizan los dos gráficos se puede ver que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable.

Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas:

Vc = E + ( Vo - E) x e-T/ t ,

Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)

Ic = ( E - Vo ) x e-T/ t/ R

Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)

VR = E x e-T/ t Donde : T = R x C

El interruptor está en B.

Entonces el voltaje en el condensador Vc empezará a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendrá un valor inicial de Vo / R y disminuirá hasta llegar a 0 (cero voltios).

Los valores de Vc e I en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas:

Vc = Vo x e-t / T I = -(Vo / R) e-t / T

Donde: T = RC es la constante de tiempo

NOTA: Si el condensador había sido previamente cargado hasta un valor E, hay que reemplazar Vo en las fórmulas con E

Entre los 0º y los 90º i(t) va disminuyendo desde su valor máximo positivo a medida que aumenta su tensión de carga vc(t), llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90º, puesto que la suma de tensiones es cero (vc(t)+ v(t) = 0) en ese momento. Entre los 90º y los 180º v(t) disminuye, y el condensador comienza a descargarse, disminuyendo por lo tanto vc(t). En los 180º el condensador está completamente descargado, alcanzando i(t) su valor máximo negativo


La Figura muestra la variación de la corriente

en el circuito RC durante la carga del condensador. Nótese el comportamiento de la corriente, que claramente no tiene una variación exponencial.Al analizar un circuito RC encontramos que son sistemas de carga y descarga de voltaje en forma de campo eléctrico en el tiempo, por ello podemos analizar que su utilizada se daría en sistemas donde se hace necesario el manejo de ellos como los son: Osciladores de relajación, tales a los usados en generadores de audio, radio frecuencia y demás, son muy útiles cuando se busca crear señales con la ayuda de elementos activos como lo son amplificadores operacionales, transistores BJT o de efecto de campo, también el manejo de tiempos en las UPS como estrategia en la conversión de la pequeña señal cuadrada a la señal de 110 Vrms y en su conformación de onda, su utilidad en la generación de los tiempos para las conversiones analógico-digital y viceversa. Ya en el plano de la corriente alterna o señales variantes en el tiempo utilizarlos como filtros bien sea pasa altos o pasa bajos, esto solo como sistema RC en serie, gracias al análisis de cuadripolos.

Cuando se desarrolló este trabajo nos generó un reto gracias a que el tema de las ecuaciones diferenciales no era claro lo mismo que calcular la señal con un cronometro pensábamos que el tao solo se daba en escalas más pequeñas, pero luego de hacerlo en la realidad vimos que dicho pensamiento era simplemente un mito mas que una realidad. Por ello tuvimos que estudiar ecuaciones debido a que nuestra idea en todo momento era encontrar el porqué del resultado pero no solo tomándolo de la literatura sobre ello, sino como llegar a lo que allí se plantea.

En cuanto a los temas anteriores referentes a residencias en paralelo y electromagnetismo, las conclusiones están dadas en cada capítulo que trata el tema en partícula.


Análisis1. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético.2. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales. 3. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes.4. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra.5. Resuma las propiedades de un imán.6. Cuando un clavo de hierro se une a un imán, ¿cómo es el tipo de polo en el extremo libre en comparación con el tipo de polo del extremo del imán en el cual se efectuó la unión?7. ¿Qué conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio?.

Desarrollo

1. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético

RTA.

La densidad de las líneas de inducción magnética en una región es proporcional al modo de B en dicha región. Esto es, el campo magnético es más intenso en las regiones donde las líneas de inducción están mas juntas.

2. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales.RTA.

Cuando se juntan dos polos iguales, las líneas del campo magnético se encuentran rechazadas. O sea que hay un punto en donde se encuentran dichas líneas.


3. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes.

RTA.

Las líneas de inducción no tienen principio ni fin, pues son líneas cerradas. Así, en un imán, las líneas de inducción salen del polo norte del imán, recorren el espacio exterior, entran por el polo sur y continúan por el interior del imán hasta su polo norte.

4. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra

• Cuando colocamos una brújula cerca de un conductor por el que pasa una corriente eléctrica, la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte.


• Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor, la brújula gira más rápidamente, hasta colocarse perpendicular al mismo.

• Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica, es decir, si invertimos las conexiones que unen al conductor con la pila, la brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor, pero el sentido en que se orienta es, justamente, el opuesto al caso anterior.

5. Resuma las propiedades de un imán.

• Una de las propiedades importantes de los imanes es que si acercamos, dos imanes distintos, observamos que polos de igual tipo se repelen y que polos de diferente tipo se atraen, de igual forma que las cargas eléctricas en reposo.

• los imanes se refiere a que los imanes siempre presentan dos polo opuestos, de modo que al romper un imán por la mitad, no obtenemos un polo norte y un polo sur aislados, sino que obtenemos dos imanes más pequeños, cada uno de ellos con su pareja de polos norte y sur.

6. Cuando un clavo de hierro se une a un imán, ¿cómo es el tipo de polo en el extremo libre en comparación con el tipo de polo del extremo del imán en el cual se efectuó la unión?

Al unir un clavo a un imán, el clavo queda ligeramente imantado por un periodo de tiempo, a demás el clavo se polariza con la polarización que tiene el punto donde se unió el clavo, lo cual determina las ondas del campo magnético.

7. ¿Qué conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio?

• Un conductor eléctrico crea a su alrededor un campo magnético cuando circula la corriente a través de él. • Al enrollar el hilo de cobre al clavo has fabricado un solenoide.

Cuando se deja pasar la corriente eléctrica, el solenoide queda imantado instantáneamente y actúa como un imán. Cuando se desconecta, la imantación desaparece, pero el clavo habrá quedado ligeramente imantado.• La brújula es esencialmente una aguja imantada. • En un imán, la capacidad de atraer al hierro es mayor en la cercanía de sus extremos o polos.

• También el hierro, el cobalto, el níquel o las aleaciones de dichos metales pueden convertirse en imanes artificiales. Éstos son los imanes que usamos habitualmente. • las propiedades magnéticas de los imanes y de las corrientes eléctricas tienen

un origen común: el movimiento de cargas eléctricas.


• Cuando colocamos una brújula cerca de un conductor por el que pasa una corriente eléctrica, la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte.

• Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor, la brújula gira mas rápidamente, hasta colocarse perpendicular al mismo.

• Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica, es decir, si invertimos las conexiones que unen al conductor con la pila, la brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor, pero el sentido en que se orienta es, justamente, el opuesto al caso anterior.

• Al aproximar un imán a una espira metálica se observa que, mientras el imán está en movimiento respecto a la espira, por ésta circula una corriente eléctrica. A este fenómeno lo denominamos inducción electromagnética y es la base, por ejemplo, del funcionamiento de los transformadores.

• El magnetismo es, por tanto, un fenómeno íntimamente relacionado con la electricidad. • Una carga eléctrica en reposo produce un campo eléctrico y si la carga eléctrica está en movimiento produce, además, un campo magnético.

• La interacción del campo eléctrico y del campo magnético, en movimiento, da lugar a fenómenos electromagnéticos como son la emisión de ondas luminosas, ondas de Radio y de TV, entre otras.

• En un electroimán las posiciones de los polos norte y sur dependen del sentido de avance de la corriente eléctrica, de manera que al cambiar la posición de los polos positivo y negativo también se modifican las posiciones de los polos del imán.

• Las líneas de inducción magnética nos permiten visualizar un campo magnético. Al igual que las líneas de campo eléctrico.

• En cada punto del espacio el vector inducción magnética, B , es tangente a las líneas de inducción y tiene el mismo sentido de estas. • Existen muchos tipos de condensadores para cubrir la multiplicidad de aplicaciones que se usan.

• Son valores típicos de tolerancia de condensadores. +,- 10%, + - 20% etc.


CONCLUSIONES

El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica está rodeada de un campo eléctrico, y si se está moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las "distorsiones" que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula.El campo eléctrico es una consecuencia relativista del campo magnético. El movimiento de la carga produce un campo magnético.

Entonces podemos decir que:

- El campo en una espira es variable.

- A una bobina al pasarle un imán se produce una variable la cual cambia con la aceleración del imán

- Dependiendo del número de espiras en una bobina se genera cierta resistencia

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