UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO “UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA” ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO 201424 – ELECTROMAGNETISMO Fuan Evangelista Gómez Rendón (Director nacional) Wilmer Angel Benavides (Acreditador) Medellín Junio 21 de 2009 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO La presente guía para el componente práctico de “Electromagnetismo” fue diseñada y desarrollada en el año 2010 por Fuan Evangelista Gómez Rendón (Beremís), tutor de tiempo completo de la fortalecida, reconocida y amada UNAD, y quien está ubicado en el CEAD de Occidente (Medellín). El autor es “físico puro”, “especialista en Ciencias electrónica e informáticas” y “especialista en diseño de ambientes de aprendizaje”. S e ha desempeñado como tutor de la UNAD desde el segundo semestre de 2005 hasta la fecha (semestre 2 de 2010) y ha sido catedrático de prestigiosas universidades del medio: Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Institución Universitaria de Envigado, Universidad de Antioquia, Tecnológico de Antioquia, Universidad Minuto de Dios, Universidad de La Salle y tiene un grupo de investigación registrado en Colciencias que se denomina “Ciencia y tecnología con Don Fuan”. La presente guía es la primera actualización que se realiza y ha sido desarrollada por el “Físico puro” y “Especialista en Ciencias Electrónicas e Informática” de la Universidad de Antioquia (Medellín), Fuan Evangelista Gómez Rendón. El autor tomó algunas referencias del módulo de “Electromagnetismo”, del cual también es director nacional y el cual fue escrito y diseñado por el ingeniero Carlos Jaimes (ese material también ha sido actualizado por Fuan Evangelista en el 2010). El autor espera mejorar y actualizar este material de estudio en el 2010 y para ello espera sus aportes. Felicidades. abordar posteriores temáticas que requieran de éstos conocimientos. El estudio de los “campos electromagnéticos” nos conduce a cambios profundos y significativos en nuestra comprensión de la naturaleza. socializar. investigar. interesante. El material está estructurado en tres (3) clases de prácticas (por unidad) que son las temáticas macro del curso académico. electrónicos o de telecomunicaciones. porque pueden explicar una buena cantidad de fenómenos cotidianos que la física clásica y muy especialmente los trabajos del cerebral Maxwell. que les permita resolver situaciones propias del mismo y además. Conocer. Cada uno de estos fenómenos puede jugar con campos eléctricos o magnéticos que varíen con el tiempo (tienen frecuencia) y los cuales son responsables de muchos fenómenos y aplicaciones bien sean residenciales o industriales. analizar. sus relaciones íntimas entre sí y el fenómeno fundamental y de gran aplicación que es la inducción electromagnética. como por ejemplo. Los ingenieros o tecnólogos electricistas. El contenido de cada una de las partes fue seleccionado. permiten comprender. estudiar.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO INTRODUCCIÓN La presente guía para el componente práctico de “Electromagnetismo” está dirigida y motivada para estudiantes de programas de pregrado (en las áreas de electrónica y de telecomunicaciones) que oferta la UNAD. análisis de campos eléctricos o magnéticos. Es un curso que se caracteriza por manejar los campos eléctricos o magnéticos y sus relaciones íntimas entre sí y tratar de socializar algunas de sus sutiles estructuras. bajo la modalidad de educación superior abierta y a distancia. Todos esos comportamientos o manifestaciones son gobernados o explicados plenamente por las inmortales y especiales “ecuaciones e Maxwell”. el comportamiento de estos campos es divertido. cautivador. La propuesta permite que los estudiantes reconozcan los conocimientos mínimos del curso en mención. maravilloso. teniendo en cuenta los saberes mínimos que se esperaría debe alcanzar un estudiante de la UNAD (Universidad Nacional Abierta y a Distancia) al término de su viaje por el interesante curso de “Electromagnetismo”. además de un sólido soporte matemático deben tener una gran capacidad y una buena actitud para interpretar adecuadamente los principios que regulan los campos electromagnéticos. . forman parte del vocabulario cotidiano de muchos técnicos. acciones a distancia. “permisidad eléctrica”.. el material pretende servir como realimentación del aprendizaje autónomo y se recomienda apoyar este proceso por medio de lecturas especializadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO Parámetros o variables como carga eléctrica. inducción electromagnética. represas. interiorización y aplicación de las temáticas estudiadas en el desarrollo del curso de “Electromagnetismo”. que hacen sencilla. “permeabilidad magnética”. estática. tecnólogos o ingenieros. campo magnético. potenciales o voltajes. para lograr una efectiva comprensión. radiación. Finalmente. líneas de fuerza o de campo. fuerza electromotriz. necesaria la vida y elevan su calidad todos los días en todos los lugares del universo. visitas a sitios Web o la realización de algunas prácticas significativas (complementarias a las presentadas en este manual). campo eléctrico. agradable. . ondas electromagnéticas. ayudas audiovisuales. motores. afiance. tecnológicas. las competencias básicas adquiridas a lo largo del desarrollo del curso. técnicas. 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 . Desarrollar competencias laborales.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO 5. realimente. científicas. El componente práctico es el complemento fundamental para la apropiación de los conceptos entregados en el curso y adicionalmente permite que el estudiante se relacione de manera activa y controlada con problemas concretos semejantes a los que enfrenta en su cotidianidad Propósito: Lograr que el estudiante afiance las competencias adquiridas en el curso a través de la aplicación de ellas en situaciones concretas o simuladas. Igualmente a través de los trabajos del componente práctico se busca que el estudiante desarrolle. Introducción Justificación Intencionalidades formativas Objetivos: Afianzar los conceptos teóricos adquiridos en el curso. CARACTERÍSTICAS GENERALES Las prácticas de “Electromagnetismo” buscan introducir o realimentar a nuestros estudiantes 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. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO montaje y de medida Metas Desarrollar habilidad para resolver problema reales y para manipular componentes eléctricos y medidores Competencias Aplicar conceptos teóricos para la solución de problemas reales Capacidad de comprensión de los alcances de la teoría Habilidad en el uso de instrumentos de medición y de montaje Prácticas 1: Instrumentos de medida y aparatos eléctricos Resistencias en paralelo Denominación de prácticas Prácticas 2: Campo magnético creado por una alambre recto Campo magnético creado por una bobina Número de horas Porcentaje Curso Evaluado por proyecto Seguridad industrial Prácticas 3: Inducción electromagnética Naturaleza del magnetismo 8 30% SI___ NO X . Objetivos: Conocer las funciones de los botones.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICAS 1 Tipo de práctica Presencial X Autodirigida Otra ¿Cuál X Remota Porcentaje de evaluación Horas de la práctica Temáticas de la práctica Intencionalidades formativas 10% 2 Medidores eléctricos o electrónicos Resistencias en paralelo Propósito: La práctica busca que el estudiante reconozca los instrumentos de medida mas utilizados en la electronica o en la electricidad. Medir la corriente y el voltaje para determinar la resistencia equivalente de resistencias conectadas en paralelo y analizar las leyes de Kirchhoff. Meta: aplicar los conceptos teóricos de campo eléctrico para resolver un problema práctico Competencia: Aplicar conceptos teóricos para la solución de problemas reales Capacidad de comprensión de los alcances de la teoría Habilidad en el uso de instrumentos de la electricidad y la electrónica . conmutadores y terminales de los instrumentos de medida más utilizados en la electrónica. y utilizarlos correctamente. cada una de ellas proporciona una trayectoria para que la corriente circule y. Punta de Osciloscopio. cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial aplicada. voltímetro y amperímetro Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica Se pueden simular y se recomienda saber hacerlo: circuitos. cables de conexión. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) Instrumentos de medida y aparatos eléctricos: Fuente de Corriente Directa. usted tomará numerosas lecturas de la corriente y el voltaje con resistencias en paralelo y aplicará la ley de Ohm para verificar sus resultados. Punta de Generador. Aunque la mejor sugerencia es que cada persona haya realizado en su casa. medidores y realizar la práctica en Circuits maker. Osciloscopio. Forma de trabajo: si el estudiante asiste a la práctica de laboratorio la realiza en .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO Fundamentación Teórica: Resistencias en paralelo Cuando las resistencias se conectan en paralelo. 3 resistencias. reduce la resistencia equivalente para la corriente. Generador de Señales. en el intervalo de 100 a 1000Ω. Descripción de la practica: Es una práctica dirigida a realimentar los conceptos de las conexiones en paralelo y a estimular bien sea la simulación de circuitos o simplemente su armado. taller o empresa mucho del componente práctico para cada una de las actividades de laboratorio. En este experimento. por lo tanto. Puntas de Fuente. En los circuitos en paralelo. Spice Seguridad Industrial Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. Multímetro. amperímetro. Resistencias en paralelo: Fuente de poder CC. Aumente la amplitud de la señal que proporciona el generador y . medir por medio del multímetro el voltaje que tenga a su salida. Como el generador suministra una onda seno. luego prenda el generador. vamos a realizar la medición del voltaje del toma de corriente. Coloque el multímetro en medición de voltaje alterno (VAC) y en la escala más alta del medidor. Seleccione una frecuencia de 100hz en la escala de frecuencia del generador. coloque en los terminales de salida de la fuente el multímetro para hacer la medición. medidores. Con la Fuente de Voltaje. Con la ayuda del Multímetro en posición de voltaje continuo (VDC) y en la escala más alta que tenga el dispositivo. Procedimiento: Instrumentos de medida y aparatos eléctricos: 1. anote el valor máximo que puede entregar la fuente. Rote la perilla (VADJ) despacio hasta que llegue al final de su recorrido. b. prenda la fuente. con el conmutador de forma de la onda WAVEFORM seleccione una señal seno. el conmutador de rango del voltaje póngalo en (HIGHT). Mueva la perilla (Fine) hasta la mitad y escriba su efecto mirando la pantalla del multímetro. c. vamos a realizar las siguientes mediciones: a. c. a. boards. Con el Generador de Señales y el Osciloscopio. b. Coloque las perillas (VADJ y Fine) hasta la posición de cero. 2. Conecte el generador al osciloscopio calibrado utilizando el canal 1 (CH1). Si la realiza por simulación no hay limitantes y se aceptan todos los toques personales que el observador desee. Con el osciloscopio medir el voltaje (Amplitud) y el periodo de la señal d. d. este voltaje se debe medir en la escala de AC.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO ella en grupitos de a tres o de cuatro personas y según disponibilidad de recursos como mesas de laboratorio. Ajuste la fuente de poder a un voltaje de referencia en el voltímetro. Arme el circuito como indica la figura 1(b) añadiendo una segunda resistencia.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO repita el paso (c) e. por ejemplo 3. F: 1520Hz 4. Anote sus lecturas en la tabla 2. Registre los valores en la tabla 2. 2. Anote las lecturas en la tabla 3. prácticas III. F: 250Hz 2. prácticas II. Cambie de lugar los medidores según sea necesario para obtener todas las lecturas requeridas. F: 1000Hz 3. Ubique en otro sitio a los medidores para obtener las lecturas requeridas de la corriente y el voltaje. Arme el circuito como se muestra en la figura 1(a). F: 4700Hz 5. Sistema de evaluación Se tienen programadas tres sesiones (que corresponden a tres trabajos colaborativos) y que se denominan prácticas I. Seleccione en el generador una onda cuadrada y repita el paso (d) f. B. Lea el valor de la corriente en el amperímetro. Permita el paso de la corriente desde la fuente y registre sus lecturas en la tabla 1. Ajuste la fuente de poder según se requiera para mantener la misma lectura de voltaje que en la parte A.0 V. 2. Con una resistencia 1. Cada una . Ajuste la fuente de poder y lea los medidores. Repita el anterior punto con las siguientes frecuencias: Anote los datos encontrados: 1. F: 1000000Hz Resistencia en paralelo A. Con tres resistencias 1. utilizando una de las resistencias. Lea el valor de la corriente en el amperímetro. Con dos resistencias 1. Arme el circuito como muestra la figura 1(c) añadiendo la tercera resistencia. F: 60000Hz 6. C. El director recibe desde cada CEAD y por cada estudiante tres notas y el promedio de ellas y los respectivos comentarios que sirven para realimentar a cada persona. Cada estudiante y de manera individual sube a cada foro los informes de sus tres prácticas (ojalá después de que su tutor de laboratorios en su CEAD lo haya asesorado. acciones. El foro de interacción se utiliza como elemento dinamizador de las experiencias para que intercambien material.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO de ellas contiene varias experiencias y el evaluador debe entregar una nota por cada conjunto de prácticas. explicaciones. El Director de “Electromagnetismo” finalmente revisa los trabajos individuales de cada estudiante en cada foro y sube la nota definitiva en cada uno de ellos con los respectivos comentarios y apoyado en los informes del tutor del CEAD respectivo y en los aportes individuales subidos a los foros. Informe o producto a entregar Se entrega un informe individual de laboratorio por cada experiencia realizada (en esta sesión se tienen dos experiencias) y se organizan con la portada “Informes de las prácticas I”. Realimentación Este proceso comienza desde la realización de la experiencia y continúa con la primera revisión que se hace en cada CEAD por parte del tutor que orienta las prácticas. como evidencia y como respaldo para su evaluación final. formas. Se termina cuando el director del curso sube en el foro uno la nota final . que se montan en el foro uno como soporte. recibido informes y evaluado de manera directa). (Puntos = 10) 5 Fines del trabajo El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta (Puntos = 0) Aunque se trata la temática propuesta. sustentando las prácticas realizadas. las ideas están correlacionadas. (Puntos = 8) No hay errores de ortografía y el documento presenta una mediana articulación de las ideas y la estructura de los párrafos (Puntos = 3) Valoración Alta El estudiante participó de manera pertinente con la actividad de laboratorio. y el cuerpo del texto es coherente en su totalidad (Puntos =5) Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria. el cuerpo del documento no soluciona de manera adecuada la situación planteada. las conclusiones no son las adecuadas al texto del documento (Puntos = 5) Aunque presenta referencias. La nota se cargará en el campus si y sólo si está certificada y el estudiante sube el informe final a la plataforma. Valoración Baja El estudiante No participó del trabajo de prácticas de laboratorios. Por favor enviar el informe al Director del curso de “Electromagnetismo” con la certificación correspondiente. la misma carece de algunos elementos del cuerpo solicitado. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO RÚBRICA DE EVALUACIÓN Item Evaluado Participación individual del estudiante en las prácticas de laboratorio. (Puntos = 0) El estudiante no tuvo en cuenta las normas básicas para construcción de informes (Puntos = 0) El documento presenta deficiencias en redacción y errores ortográficos (Puntos = 0) Valoración Media El estudiante participó del trabajo de laboratorio en el respectivo Cead pero sus aportaciones no son pertinentes al trabajo solicitado (Puntos = 5) Aunque el documento presenta una estructura base. (Puntos = 10) El documento presenta una excelente estructura (Puntos =1 5) Máximo Puntaje 10 Estructura del informe. 15 Redacción y ortografía La redacción es excelente. estas no se articulan adecuadamente con el trabajo (Puntos = 3) 10 Referencias Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias (Puntos = 0) El estudiante no realizó autoevaluación (Puntos = 0) El manejo de citas y referencias es satisfactorio (Puntos = 5) 5 Autoevaluación Hizo una excelente autoevaluación de acuerdo a lo reflejado en la presentación de las actividades (Puntos = 5) 5 TOTAL DE PUNTOS POSIBLES 50 NOTA ACLARATORIA: El tutor que dirige la práctica en el respectivo CEAD debe calificar las experiencias de laboratorio según esta rúbrica. conocer y socializar conceptos básicos. Intencionalidades formativas Metas: socializar los alcances teóricos y practicos que regulan el comportamiento de los campos y sistemas electromagnéticos .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO PRÁCTICAS 2 Presencial X Autodirigida X Remota Tipo de práctica Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica 10% 3 Principios del electromagnetismo Campo magnético creado por alambre recto Intensidad del campo magnético Campo magnético creado por una bobina Propósito: Conocer y socializar los principios basico del campo magnético y su estrecha relación con el campo magnético. Objetivos: Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo. Este sencillo pero profundo experimento mostraba la relación íntima entre el campo eléctrico y el campo magnético y desde ese instante la humanidad comenzó a escuchar el término “electromagnetismo”. Construir las líneas de campo magnético de algunas distribuciones. Christian Oersted percibió que la aguja de una brújula se desviaba cuando se acercaba al conductor eléctrico. Descripción de la práctica . Un electroimán puede formarse enrollando un alambre aislado (con laca o con caucho) que conduce corriente eléctrica alrededor de un núcleo de hierro dulce. los dedos apuntan en la dirección del campo magnético Si cogemos un pedazo de alambre y formamos con él una espira (un camino cerrado para la corriente) y además permitimos que una corriente eléctrica circule por ella.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO Competencias: Comprender y socializar el concepto de campo magnético. Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para experimentar sin tener que realizar grandes inversiones económicas. Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo. Esta deflexión sugiere la existencia de un campo magnético en el lugar. Una bobina de alambre enrollado alrededor de un núcleo con material ferro-magnético se llama solenoide. la dirección del campo magnético puede determinarse usando la regla de la mano derecha: si el pulgar derecho apunta en dirección de la corriente. De igual manera. Las líneas de campo magnético en torno a los devanados de alambre son conectadas por el núcleo: el resultado es un gran imán. Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales. La bobina genera un campo magnético como el de un imán permanente. El alambre enrollado al hierro varias veces forma una bobina. aparece un campo magnético alrededor de la espira. Fundamentación Teórica Experimentando con corrientes eléctricas que se transportaban en diversos alambres. Active la fuente de poder y genere una corriente de 200mA (0. Registre sus observaciones y haga . Verifique la polaridad apropiada de la fuente de poder y del amperímetro cuando conecte los alambres. Desplace la brújula lentamente alrededor del alambre para trazar el campo magnético.1m) antes de prolongarse por la mesa hasta la terminal negativa de la fuente de poder. Debe tenerse mucho cuidado con esta experiencia puesto que el alambre puede recalentarse si se deja la corriente circulando por mucho rato. Aunque la mejor sugerencia es que cada persona haya realizado en su casa. Coloque la brújula al lado del alambre. Ponga el soporte de tal forma que el alambre pueda enrollarse en las pinzas y baje por el soporte hasta el amperímetro. Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. medidores. La parte del alambre que se encuentra debajo del cartón debe continuar verticalmente por lo menos 10cm (0. un metro Software a utilizar en la práctica Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica.2A). Alambre de Calibre 14. Forma de trabajo: si el estudiante asiste a la práctica de laboratorio la realiza en ella en grupitos de a tres o de cuatro personas y según disponibilidad de recursos como mesas de laboratorio. después conéctelo a la terminal positiva de la fuente de poder. 2. limaduras de hierro y clips. Atraviéselo con el cable de manera que pase perpendicularmente por un agujero en el centro del cartón. Multímetro. como muestra la figura. Soporte Universal. taller o empresa mucho del componente práctico para cada una de las actividades de laboratorio. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) Brújula. 1. Procedimiento: Experimento A. boards. Coloque el cartón en el borde de una mesa de laboratorio. Papel Block y un pedazo de cartón Fuente de poder de corriente directa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO Es una experiencia para socializar o realimentar los conceptos de campo magnético i ir encontrando las relaciones íntimas con el campo eléctrico. Si la realiza por simulación no hay limitantes y se aceptan todos los toques personales que el observador desee. Campo magnético alrededor de un alambre recto y largo. Describa en lenguaje sencillo lo que está observando. 3. El Campo magnético generado por una bobina. 1. Golpear ahora el papel con la intención formativa de desarreglar las limaduras.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO un dibujo del campo magnético generado alrededor del alambre. Accione la fuente de poder y dibuje ahora la dirección del campo magnético alrededor del alambre. 2. Experimento C. estás experimentando con un electroimán (consulta sobre este término). Intensidad del campo magnético. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la corriente circule en dirección opuesta. . Genere una corriente de 100mA (se puede colocar una resistencia de protección entre la fuente y la bobina para evitar calentamientos o cortos eléctricos). Golpear suavemente el papel varias veces e interrumpa la corriente. Active la fuente y genere 100 mA. empleando la brújula. Distribuya aleatoriamente algunas limaduras de hierro sobre el papel y alrededor del alambre y active la fuente de poder para que genere una corriente eléctrica de 150 mA (miliamperios). 1. Actívale nuevamente y describe lo que percibes. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados aleatoriamente y analice cuántos son capturados por el dispositivo. Golpear el papel y anote observaciones. 3. Registra tus observaciones y has un dibujo del campo magnético alrededor del alambre Experimento B. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar cortos eléctricos entre espiras) y enróllelo cuidadosamente alrededor de un núcleo (un pedazo de varilla de hierro o de acero) y pele intencionalmente las puntas del dispositivo (acabas de realizar una bobina conocida como un solenoide) 2. Apaga la fuente y anota tus observaciones. Coloque sobre el cartón atravesado por el alambre un pedazo de papel que tenga una abertura y un agujero. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de poder. 3. Realimentación Este proceso comienza desde la realización de la experiencia y continúa con la primera revisión que se hace en cada CEAD por parte del tutor que orienta las prácticas. acciones. 5. como evidencia y como respaldo para su evaluación final. El director recibe desde cada CEAD y por cada estudiante tres notas y el promedio de ellas y los respectivos comentarios que sirven para realimentar a cada persona. El foro de interacción se utiliza como elemento dinamizador de las experiencias para que intercambien material. Se termina cuando el director del curso sube en el foro dos la nota final. explicaciones. prácticas II. Sistema de evaluación Se tienen programadas tres sesiones (que corresponden a tres trabajos colaborativos) y que se denominan prácticas I. que se montan en el foro dos como soporte. Quita intencionalmente el núcleo (la barrita donde enrollaste el alambre) y repite la experiencia anterior. Trata de sacar interesantes conclusiones.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO 4. prácticas III. . Cada estudiante y de manera individual sube a cada foro los informes de sus tres prácticas (ojalá después de que su tutor de laboratorios en su CEAD lo haya asesorado. Cada una de ellas contiene varias experiencias y el evaluador debe entregar una nota por cada conjunto de prácticas. Trata de determine la polaridad del electroimán generando una corriente en la fuente de poder y pasando una brújula varias veces por la bobina. Informe o productos a entregar Se entrega un informe individual de laboratorio por cada experiencia realizada (son tres experiencias en esta sesión) y se organizan adecuadamente con la portada “Informes de las prácticas II”. formas. recibido informes y evaluado de manera directa). El Director de “Electromagnetismo” finalmente revisa los trabajos individuales de cada estudiante en cada foro y sube la nota definitiva en cada uno de ellos con los respectivos comentarios y apoyado en los informes del tutor del CEAD respectivo y en los aportes individuales subidos a los foros. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO RÚBRICA DE EVALUACIÓN Item Evaluado Participación individual del estudiante en las prácticas de laboratorio. (Puntos = 8) No hay errores de ortografía y el documento presenta una mediana articulación de las ideas y la estructura de los párrafos (Puntos = 3) Valoración Alta El estudiante participó de manera pertinente con la actividad de laboratorio. 15 Redacción y ortografía La redacción es excelente. (Puntos = 10) 5 Fines del trabajo El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta (Puntos = 0) Aunque se trata la temática propuesta. las conclusiones no son las adecuadas al texto del documento (Puntos = 5) Aunque presenta referencias. (Puntos = 10) El documento presenta una excelente estructura (Puntos =1 5) Máximo Puntaje 10 Estructura del informe. la misma carece de algunos elementos del cuerpo solicitado. las ideas están correlacionadas. y el cuerpo del texto es coherente en su totalidad (Puntos =5) Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria. sustentando las prácticas realizadas. (Puntos = 0) El estudiante no tuvo en cuenta las normas básicas para construcción de informes (Puntos = 0) El documento presenta deficiencias en redacción y errores ortográficos (Puntos = 0) Valoración Media El estudiante participó del trabajo de laboratorio en el respectivo Cead pero sus aportaciones no son pertinentes al trabajo solicitado (Puntos = 5) Aunque el documento presenta una estructura base. el cuerpo del documento no soluciona de manera adecuada la situación planteada. La nota se cargará en el campus si y sólo si está certificada y el estudiante sube el informe final a la plataforma. Por favor enviar el informe al Director del curso de “Electromagnetismo” con la certificación correspondiente. estas no se articulan adecuadamente con el trabajo (Puntos = 3) 10 Referencias Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias (Puntos = 0) El estudiante no realizó autoevaluación (Puntos = 0) El manejo de citas y referencias es satisfactorio (Puntos = 5) 5 Autoevaluación Hizo una excelente autoevaluación de acuerdo a lo reflejado en la presentación de las actividades (Puntos = 5) 5 TOTAL DE PUNTOS POSIBLES 50 NOTA ACLARATORIA: El tutor que dirige la práctica en el respectivo CEAD debe calificar las experiencias de laboratorio según esta rúbrica. Valoración Baja El estudiante No participó de l trabajo de prácticas de laboratorios. Valorar la consulta permanente y el trabajo en . Metas: Competencias: Comprender y socializar el concepto de campo magnético. Objetivos: Consultar. 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. dirección e interacción de los campos magnéticos. un capacitor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO PRÁCTICAS 3 Tipo de práctica Presencial X Autodirigida X Remota Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica Propósito: 10% 3 Inducción electromagnética Naturaleza del magnetismo Utilizar recursos del medio para generar corriente eléctrica. Explorar la forma. conocer y socializar como generar corriente electrica utilizando un imán. Construir las líneas de campo magnético de algunas distribuciones. por ejemplo. Este fenómeno de generación de corriente eléctrica se denomina “inducción electromagnética” y la corriente generada se conoce como “inducida”. el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad) percibió que. empresas. La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen poderosos imanes. En el experimento a realizar se dispone de un imán y de un conductor eléctrico y será el movimiento relativo entre los dos el que genera una “corriente inducida”. Después de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un máximo valor. Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para experimentar sin tener que realizar grandes inversiones económicas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO equipo. Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales. Esta experiencia fue enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz. En las motos por ejemplo. cuando el motociclista prende su móvil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas una corriente que sirve. La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético. . Esta energía eléctrica es transportada por cables a través de las montañas y es conducida a las ciudades donde es utilizada según la necesidad específica. cuando un conductor eléctrico se desplaza en un campo magnético. Fundamentación Teórica Inducción electromagnética: Por la época de 1831. contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la “ley de inducción electromagnética de Henry-Faraday” y que gobierna el mundo de la inducción. quienes desde lugares muy lejanos entre sí. no necesita batería para ello). la volante es un imán y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas. Las centrales hidroeléctricas generan electricidad usando este interesante fenómeno. residencias. industrias. para prender la farola (gratis. no importa cuál de los dos se mueva. se genera o se induce en el sistema una corriente eléctrica. conocido como dieléctrico. En consecuencia. C.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO El capacitor: El capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. 1 coulomb / segundo = 1 amperio. Co o Ni y un imán se acerca a él. cuando el interruptor está cerrado. A medida que la carga se acumula en el capacitor. Una forma antigua de un capacitor es el recipiente de Leyden. En este punto. el imán inducirá magnetismo en el objeto y después interactuará con él. aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. y sus aleaciones. Cuando el interruptor está abierto. pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del capacitor es de material aislante. sólo el hierro. tanto en su cercanía como a cierta distancia. el área de las placas y la distancia entre ellas. lo que no sucede con las de cobalto o níquel. “q” es la carga eléctrica medida en coulombios y “V” es la diferencia de potencial en voltios.. La capacitancia. depende de la naturaleza del material dieléctrico. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor. el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. donde V “C” es la capacitancia en faradios. la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. Si un objeto contiene Fe. La resistencia eléctrica es un simple dispositivo que se opone al paso de corriente eléctrica. La capacitancia. El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un . Las aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad. Naturaleza del magnetismo: Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magnéticas. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperios. Sin embargo. Los capacitores están integrados por dos placas conductoras separadas por aire u otro material aislante. no fluye corriente eléctrica de la batería. se encuentra por medio de la siguiente relación C q . o capacidad de un capacitor. un imán puede atraer a un clavo que al principio no era un imán. forman poderosos imanes permanentes. cobalto y níquel. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son capaces de atraer o repeler otros imanes. Bobina con núcleo de aire y de 100 espiras. . Brújula Magnética. amperímetro CD y un cronómetro. voltímetro. Recursos a utilizar en esta sesión (Equipos / instrumentos) Inducción electromagnética: Bobina con núcleo de aire y 50 espiras. fuente de voltaje.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO cuerpo ejerce sobre otro a cierta distancia. resistencia de 10k. las fuerzas magnéticas pueden explicarse en términos del campo magnético alrededor de un imán. Software a utilizar en la práctica Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. Naturaleza del magnetismo: Imanes. Una brújula es un pequeño imán que tiene la libertad de girar un eje en un plano horizontal. La dirección de las líneas del campo magnético se define como la dirección a la cual apunta el polo norte de una brújula cuando se pone en un campo magnético. resistencia de 27k. Al igual que la fuerza gravitacional y eléctrica pueden explicarse mediante los campos gravitacional y eléctrico. Dos imanes de barra Cables. Limaduras de Hierro. conectores Galvanómetro con cero en el centro Bobina de una sola espira El capacitor: Un capacitor de 1000F. taller o empresa mucho del componente práctico para cada una de las actividades de laboratorio. Papel Bond. El extremo del imán que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte (N). El extremo opuesto del imán se llama polo sur (S). Clavo de Hierro. Aunque la mejor sugerencia es que cada persona haya realizado en su casa. Clips. Descripción de la práctica Son experiencias encaminadas a que el estudiante comprenda los fenómenos magnéticos y muchas de sus potenciales y enriquecedoras aplicaciones. 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. NATURALEZA DEL MAGNETISMO Experimento A. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones. 2. 5. Si la realiza por simulación no hay limitantes y se aceptan todos los toques personales que el observador desee. Observe el movimiento de la aguja del galvanómetro. 4. luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones. Para verificar que apunta hacia el norte. ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con cuidado el movimiento de la aguja del galvanómetro. Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imán de barra y si percibe cambios anote con cuidado sus observaciones. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 50 espiras. Anote una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso. 3. medidores. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO Forma de trabajo: si el estudiante asiste a la práctica de laboratorio la realiza en ella en grupitos de a tres o de cuatro personas y según disponibilidad de recursos como mesas de laboratorio. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. El imán debe provocar la desviación de la aguja de modo que el polo sur de la misma apunte hacia el . coloque la brújula sobre la mesa. 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. Procedimiento: INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA 1. Tipos de Polos Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Registre sus observaciones y vaya sacando conclusiones. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. boards. como se ilustra en la figura. 2. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula. Repita el paso 1 colocando el polo S de un imán frente al polo N del otro. Líneas de Campo Magnético entre Polos 1. Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas definidas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO polo norte del imán. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. proceda entonces con el experimento. Experimento B. Mueva la brújula a diferentes posiciones alrededor del imán y dibuje la dirección de la línea de campo magnético en cada posición. mueva lentamente la brújula de un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las líneas del campo magnético. Propiedades de la Piedra Imán 1. Acerque un imán a los clips. mostrando la orientación polar de los dos imanes. Experimento C. En tanto observa su dibujo. Registre sus observaciones. Experimento E. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. Después . Dirección de las Líneas de Campo Magnético Trace el contorno de un imán de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur. Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Dibuje flechas que apunten en la dirección del polo norte de la brújula. Coloque el imán sobre el trazo. Si ambos imanes tienen la orientación correcta. 2. Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel. 2. Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. observaciones. Acerque una brújula al imán y muévala alrededor de él. Líneas de Campo Magnético 1. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético. Registre sus Experimento F. Experimento D. Magnetismo Inducido 1. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. como evidencia y como respaldo para su evaluación final. Se termina cuando el director del curso sube en cada foro la nota final . que se montan en el foro tres como soporte. Realimentación Este proceso comienza desde la realización de la experiencia y continúa con la primera revisión que se hace en cada CEAD por parte del tutor que orienta las prácticas. Registre sus observaciones. Advierta que el extremo libre se ha convertido en un polo. 2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Informe o productos a entregar Se entrega un informe individual de laboratorio por cada experiencia realizada (en esta sesión son dos prácticas donde cada una de ellas posee múltiples experiencias) y se organizan adecuadamente con la portada “Informes de las prácticas III”. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió. Anote sus observaciones. sustentando las prácticas realizadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO RÚBRICA DE EVALUACIÓN Item Evaluado Participación individual del estudiante en las prácticas de laboratorio. la misma carece de algunos elementos del cuerpo solicitado. y el cuerpo del texto es coherente en su totalidad (Puntos =5) Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria. 15 Redacción y ortografía La redacción es excelente. las conclusiones no son las adecuadas al texto del documento (Puntos = 5) Aunque presenta referencias. el cuerpo del documento no soluciona de manera adecuada la situación planteada. estas no se articulan adecuadamente con el trabajo (Puntos = 3) 10 Referencias Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias (Puntos = 0) El estudiante no realizó autoevaluación (Puntos = 0) El manejo de citas y referencias es satisfactorio (Puntos = 5) 5 Autoevaluación Hizo una excelente autoevaluación de acuerdo a lo reflejado en la presentación de las actividades (Puntos = 5) 5 TOTAL DE PUNTOS POSIBLES 50 NOTA ACLARATORIA: El tutor que dirige la práctica en el respectivo CEAD debe calificar las experiencias de laboratorio según esta rúbrica. (Puntos = 8) No hay errores de ortografía y el documento presenta una mediana articulación de las ideas y la estructura de los párrafos (Puntos = 3) Valoración Alta El estudiante participó de manera pertinente con la actividad de laboratorio. . (Puntos = 10) El documento presenta una excelente estructura (Puntos =1 5) Máximo Puntaje 10 Estructura del informe. La nota se cargará en el campus si y sólo si está certificada y el estudiante sube el informe final a la plataforma. las ideas están correlacionadas. Por favor enviar el informe al Director del curso de “Electromagnetismo” con la certificación correspondiente. Valoración Baja El estudiante No participó de l trabajo de prácticas de laboratorios. (Puntos = 0) El estudiante no tuvo en cuenta las normas básicas para construcción de informes (Puntos = 0) El documento presenta deficiencias en redacción y errores ortográficos (Puntos = 0) Valoración Media El estudiante participó del trabajo de laboratorio en el respectivo Cead pero sus aportaciones no son pertinentes al trabajo solicitado (Puntos = 5) Aunque el documento presenta una estructura base. (Puntos = 10) 5 Fines del trabajo El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta (Puntos = 0) Aunque se trata la temática propuesta. es/sbweb/fisica/default. Electromagnetism. Física Módulo de electromagnetismo de la UNAD (favor bajarlo de la página) CIBERGRAFÍA www. Tomo II. Física Alonso M & Finn E. Edminister.. E. P. Bogotá. Electricity and Magnetism. Addison-Wesley 2002. R. & Young H..fisica..sc.htm www. Física Sears F. 2nd Edition. The Feynman Lectures on Physics.. J. Purcell. Teoría y Problemas de Electromagnetismo. Madrid. Segunda Edición. Jackson. Tercera Edición. Alonso M & Finn E. Bogotá. Classical Electrodynamics. Editorial Reverté. D.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: CODIGO – NOMBRE DEL CURSO 7. McGraw Hill. M. Introducción al Análisis y Diseño. & Young H. FÍSICA. Resnick. Pollack y Stump. Volumen 2...uy www. FUENTES DOCUMENTALES BIBLIOGRAFÍA Tipler Paul A.ehu. Feynman. Física Sears F. Zemansky M. (3ª edición). Electromagnetics. Joseph A. EDMINISTER J.edu. Schaum's Outlines Series McGRAW-HILL Halliday. Zemansky M. Alfaomega. and Krane.net/ . Volumen 2.fisica. Physics. DORF Richard. Circuitos Eléctricos.