UNIVERSIDAD NACIONALMAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA, METALURGICA, GEOGRAFICA Y CIVIL ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS INFORME TEMA: Electromagnetismo e inducción magnética CURSO : LABORATORIO DE FISICA III PROFESOR ALUMNOS : : - Vento Flores Jaime Jara Rios Javier Castillo Roque Gustavo Huaranga Yantas Brayan Esleyter M. Riveros Ramirez LIMA – PERÚ 2015 ÍNDICE Pág. Laboratorio de Física III INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………… MONTAJE EXPERIMENTAL 02 ………………………………………………………………… 02 CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………… 13 BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………………………. Minas 1 .. 13 UNMSM – FIGMMG – Ing. es decir. prácticamente. Realice los siguientes ajustes: UNMSM – FIGMMG – Ing. en todos los aparatos que se alimentan con la tensión de la red. en la transmisión de energía. Abra el instrumento virtual generador de funciones pulsando sobre la imagen del instrumento. es decir. el que consume potencia eléctrica. por medio de una bobina y un electroimán. 1. Minas 2 Forma de la curva SINUS Frecuencia en 500Hz . Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que. Monte el siguiente arreglo experimental. Por lo general. se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Para esto se montará un circuito eléctrico con una lámpara.Laboratorio de Física III INTRODUCCION: En este laboratorio en la primera parte se pondrá en práctica el uso de los transformadores que Se puede encontrar en todos los tamaños. y el devanado secundario. como transformador de alta tensión. los transformadores constan de devanados acoplados magnéticamente. Transformador sin núcleo y con núcleo Se estudiará la transmisión de energía en un transformador con y sin núcleo de hierro y se conocerá el efecto importante que tiene dicho componente. se observará el funcionamiento de un interruptor de láminas. que se encenderá y apagará por medio de un interruptor de láminas cuando un campo magnético actúe sobre el interruptor. En la segunda parte se hablara sobre los relés magnéticos que es un dispositivo electromecánico. En la última parte se hablara sobre los interruptores magnéticos. Se diferencia entre el devanado primario. el que entrega potencia eléctrica. o como transformador de baja tensión. ¿En el transformador. Monte el siguiente arreglo experimental: UNMSM – FIGMMG – Ing. Minas 3 . La mayor parte de las líneas del campo magnético pasan por el interior del núcleo de hierro. y complemente el transformador. Pulse a continuación STEP2. Gracias al núcleo de hierro. la lámpara se enciende. ¿Cómo se comporta la lámpara en el devanado secundario de un transformador con y sin núcleo? Con el núcleo. el flujo magnético generado por el devanado primario se conduce a través del secundario. con el núcleo de hierro. Relación de trasformación Se aplicará una tensión alterna al transformador. 2. qué influencia ejerce un núcleo de hierro sobre la transmisión de energía? El núcleo de hierro procura un buen acoplamiento magnético entre el devanado primario y secundario.Laboratorio de Física III Amplitud 1:1 y 100% Active el botón POWER y observe la luminosidad de la lámpara. Conecte de nuevo el generador de funciones y observe la luminosidad de la lámpara. como se indica. Apague de nuevo el botón POWER del generador de funciones. en la animación. se medirá con el voltímetro la amplitud de las tensiones primarias y secundarias y se calculará la relación de transformación. UNMSM – FIGMMG – Ing.79 V. DC Display digital Conmutador giratorio en RMS (valor eficaz) Abra el instrumento virtual voltímetro B pulsando sobre la imagen.Laboratorio de Física III Abra el instrumento virtual voltímetro A pulsando sobre la imagen. Realice los siguientes ajustes: Rango: 2 V. Minas 4 .75 V. Realice los siguientes ajustes: Rango: 5 V. Voltímetro B: tensión secundaria USEC = 0. Realice los siguientes ajustes: Forma de la curva SINUS Frecuencia 50Hz Amplitud 1:1 y 25% Conecte el generador de funciones accionando el botón POWER Leímos ambos instrumentos y transferimos los valores: Voltímetro A: tensión primaria UPRIM = 1. DC Display digital Conmutador giratorio en RMS (valor eficaz) Abra el instrumento virtual generador de funciones pulsando sobre la imagen. correspondiente ¿Por qué razón. Minas 5 .78 V. Calculamos: Tensión primaria/ tensión secundaria: UPRIM / USEC= 2.282 Espiras del primario/ espiras del secundario n1 / n2= 2 ¿Cuál afirmación sobre la relación de transformación del transformador es correcta? El número de espiras Las tensiones se comportan casi de igual manera que…. n2 = 200.78 V.Laboratorio de Física III Variamos el número de espiras del transformador n1 = 400. Voltímetro B: tensión secundaria USEC = 0. La animación STEP2 muestra la manera de hacerlo. la tensión de salida es menor que lo esperado de acuerdo con la relación entre el número de espiras de los devanados? Porque el flujo magnético de dispersión hace que disminuya el flujo del devanado secundario. Porque el núcleo desarmable tiene un entrehierro muy grande. Transformador de carga UNMSM – FIGMMG – Ing. y esto hace que se presente flujo de dispersión. Leímos ambos instrumentos y transferimos los valores: Voltímetro A: tensión primaria UPRIM = 1. 3. mientras se aumenta la carga. Minas 6 . DC Display digital Conmutador giratorio en RMS (valor eficaz) Abra el instrumento virtual voltímetro B pulsando sobre la imagen. Abra el instrumento virtual voltímetro A pulsando sobre la imagen. UNMSM – FIGMMG – Ing. DC Display digital Conmutador giratorio en RMS (valor eficaz) Abra el instrumento virtual generador de funciones pulsando sobre la imagen. Realice los siguientes ajustes: Rango: 5 V. Realice los siguientes ajustes: Rango: 2 V. Monte el siguiente arreglo experimental. Realice los siguientes ajustes: Forma de la curva SINUS Frecuencia 50Hz Amplitud 1:1 y 40% Conecte el generador de funciones accionando el botón POWER. Los valores medidos se anotarán en una tabla y se representarán gráficamente.Laboratorio de Física III Se aplicará una carga a un transformador y se medirá la tensión del secundario. Minas 7 .Laboratorio de Física III Cargue el transformador con los valores de resistencias indicados en la tabla. Lea los valores medidos en el voltímetro B y anótelos en la tabla. es decir. ¿Cuál diagrama es correcto? UNMSM – FIGMMG – Ing. El valor de 10 se obtiene aproximadamente con la lámpara. Compare los valores medidos representados en su diagrama con la siguiente selección. una carga de 100 Los otros casos se obtienen conectando en serie y en paralelo las dos resistencias de 100 . El valor 9999 representa el caso a circuito abierto. sin carga. esto es. En la animación sólo se muestra el primer caso. 4 En un transformador con carga resistiva ¿Qué ocurre con la tensión? La tensión del secundario disminuye. Las tensiones primaria y secundaria se comportan de igual manera que el número correspondiente de espiras de los devanados. Calentamiento debido a las pérdidas Pérdidas en el hierro del núcleo debido a corrientes parásitas. 2 ¿Cómo se comportan la tensión y la corriente en un transformador por cuyo devanado primario circula corriente alterna? Responda. I. hoy en día se fabrican más relés que nunca antes. El devanado primario consume potencia. en principio. Mal acoplamiento entre los devanados debido a la dispersión. Cuestionario sobre el transformador 1 ¿En qué se distinguen el devanado primario y el secundario del transformador? Responda. RELEES MAGNÉTICOS 1. con una corriente eléctrica de muy baja potencia. Pérdidas en los devanados debido a la resistencia del alambre de cobre. En la era de los bits y los Bytes se podría pensar que los relés electromecánicos estarían pasados de moda. Fundamento Teórico En 1837. Las corrientes primaria y secundaria se comportan de manera inversa al correspondiente número de espiras de los devanados. UNMSM – FIGMMG – Ing. Minas 8 . Henry en 1824. Pero en la realidad. desarrollado con el electroimán creado por J. Su nombre se deriva del francés y al comienzo se utilizó en las comunicaciones para la retransmisión de mensajes. 3 Los transformadores no son componentes ideales en la práctica mencione los problemas que presentan. de modo similar a las estaciones de relevos (relais) propias de la época en que el correo era transportado por diligencias tiradas por caballos.Laboratorio de Física III ¿Cuál afirmación sobre un transformador es correcta? La tensión de salida aumenta cuando la carga resistiva disminuye. fue el momento en el que nació el relé. El relé es. cuando Samuel Morse pudo hacer funcionar su telégrafo de registro de señales. un conmutador que. acciona contactos conmutadores que pueden conectar potencias mayores. se genera un flujo magnético. Pulse el botón ON de la animación y observe lo que sucede. la corriente circula por la bobina. El campo magnético produce una fuerza de atracción sobre una armadura. Con el contacto de conmutación se encenderá una lámpara en el circuito eléctrico principal. 2. Si al conectar el relé. conocido también como conmutador de control remoto con diferentes cantidades de contactos de conmutación relés temporizadores (excitación o des excitación con retardo) para diferentes tensiones de mando para diferentes corrientes de conmutación El principio de un relé es bien sencillo. Monte el siguiente arreglo experimental. La armadura es móvil y la fuerza de atracción magnética la desplaza hacia la bobina con núcleo de hierro. Los contactos se accionan debido al movimiento de la armadura. En la armadura se encuentran los contactos de conmutación fijados con aislante. De la misma manera se puede construir un interruptor o un conmutador. en los relés monoestables. Abra y cierre varias veces la última conexión y observe lo que sucede (también dentro del relé). Conectar el Relee Se aplicará una tensión al devanado de excitación del relé. Sobre un aislante (verde) y un núcleo de hierro se encuentra arrollada una bobina.Laboratorio de Física III Los relés existen en muchas formas: estable o monoestable (regresan a la posición inicial) biestables. Minas 9 . Al suspenderse la corriente de excitación. cuyas líneas transcurren básicamente a través del núcleo de hierro. el circuito eléctrico principal se cierra y la lámpara se enciende. ¿Qué sucede después de que el relé se conecta a la tensión de alimentación? El relé emite un sonido de “clic” La lámpara se enciende El inducido con los contactos se mueve UNMSM – FIGMMG – Ing. la fuerza de un resorte procura que el contacto retorne a su posición inicial. El circuito magnético se cierra a través del hierro exterior y la armadura que se puede ver arriba. Punta de Inducción Se conectará y desconectará el relé y se observará lo que sucede al desconectarlo. Nota: La lámpara se utilizará solamente como indicador de "alta tensión". A continuación se repetirá el experimento con el diodo de vía libre y se advertirá la diferencia. ¿Cómo se comporta una lámpara de efluvios conectada en paralelo al devanado excitador del relé? Se ilumina al momento de desconectar la tensión ¿Cuál es la razón para que la lámpara conectada en paralelo al devanado de excitación del relé se ilumine brevemente? Autoinducción al desconectar la corriente Disipación de la energía electromagnética almacenada La tensión es mayor a 110 v por un breve instante Incluya el diodo de vía libre y repita el experimento. 110 V. La animación muestra la manera en que se debe conectar el diodo por medio de un puente. La lámpara se enciende sólo a aprox. por debajo de esta tensión permanece oscura. pulse sobre el botón con el diodo para observarlo. Monte el siguiente arreglo experimental. Minas 10 . ¿Cómo se comporta una lámpara de efluvios conectada en paralelo al devanado de excitación del relé con diodo de vía libre? No se enciende nunca ¿Cuál es la razón de la ausencia de una punta de inducción al desconectar un relé con diodo de vía libre? La corriente puede continuar circulando brevemente en el devanado de excitación Disipación de la energía electromagnética almacenada en el circuito del diodo de vía libre UNMSM – FIGMMG – Ing. Abra y cierre varias veces la conexión con la alimentación de tensión de 5V y observe el comportamiento de la lámpara fluorescente.Laboratorio de Física III 3. Laboratorio de Física III 4. aparecen dos puntos de conmutación. Monte el siguiente arreglo experimental. aparece un punto de conmutación. b) Si el imán pasa horizontalmente. Pase uno de los imanes cerca del interruptor de láminas y observe el comportamiento del interruptor cuando se pasa el imán en diferentes posiciones. c) Si el imán pasa horizontalmente. cerca del interruptor de láminas. d) Si un polo pasa cerca del interruptor de láminas. Saque de su soporte los dos imanes permanentes. como se describe a continuación: Vertical: polo norte hacia abajo Vertical: polo sur hacia abajo Horizontal: polo norte hacia la izquierda Horizontal: polo sur hacia la izquierda ¿Cuáles afirmaciones sobre los puntos de conmutación se confirman con el experimento? a) Si un polo pasa cerca del interruptor de láminas. Para esto se montará un circuito eléctrico con una lámpara. que se encenderá y apagará por medio de un interruptor de láminas cuando un campo magnético actúe sobre el interruptor.Experimento de interruptor de láminas Se observará el funcionamiento de un interruptor de láminas. cerca del interruptor de láminas. UNMSM – FIGMMG – Ing. aparece un punto de conmutación. aparecen dos puntos de conmutación. Minas 11 . Undécima edición. Electricidad para estudiantes de Ingeniería. ¿Qué aplicaciones tiene el interruptor de láminas (reed)? El interruptor de láminas tiene las siguientes aplicaciones: . Roger A. física universitaria con física moderna. FREEDMAN.¿Relaciona el interruptor de láminas con mayor sensibilidad (incluso con distancias mayores) cuando se acerca el imán vertical u horizontalmente? Explique detalladamente En el experimento se pudo observar que es más sensible al acercar el imán horizontalmente. YOUNG. BIBLIOGRAFIA Física. 1. ZEMANSKY. . Darío Castro. 5 Cuestionario El polo sur de un imán pasa delante del interruptor de láminas. Notas de clase. 2.Miniinterrruptores encapsulados que puedan operar en ambientes difíciles. Mark W. Minas 12 . ¿Cuántos puntos de conmutación aparecen? Aparecen dos puntos de conmutación. Francis W. Ediciones Uninorte.Registro de posiciones sin contacto.Laboratorio de Física III 2. México: Pearson Educacion 2005 PAUL TIPLER Volumen 2 Electromagnetismo de SADIKU UNMSM – FIGMMG – Ing. SEARS. Hugh D. II..