INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICAELECTROMAGNETISMO LABORATORIO 3 OTTO RUEFLI BARRERA CC. 1118.538.282 BRYAM MAURICIO RIOS TUTOR VIRTUAL FUAN EVANGELISTA GRUPO: 21 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD NOVIEMBRE 2014 INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA 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. técnicas. leyes de Gauss y Ampare en una forma dinámica y practica sin acudir a medios matemáticos para la demostración de estos. tecnológicas. -Afianzar los conceptos teóricos adquiridos en el curso. -Aprender el uso de instrumentos de montaje y de medida. .INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA OBJETIVOS Atreves de diferentes ejemplos prácticos conocer más de cerca los fenómenos electromagnéticos y la aplicabilidad a las telecomunicaciones y la trasferencia de datos. -Desarrollar competencias laborales. aplicar las leyes de Gauss y Ampere para relacionar el comportamiento en la transmisión de señales inalámbricas. en el uso de -componentes reales -Desarrollar capacidad de uso y control de software de simulación y sus restricciones en la práctica. Comparar y contrastar los conceptos de campo eléctrico y magnético. Algo muy importante es conocer los conceptos de electromagnetismo corrientes. Relacionar la importancia y aplicación de los efectos eléctricos y magnéticos en las telecomunicaciones. científicas. Brújula Magnética. Clavo de Hierro. Limaduras de Hierro.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA PRACTICA 3 Inducción electromagnética: Bobina con núcleo de aire y 50 espiras. voltímetro. resistencia de 10k. Procedimiento: . Dos imanes de barra Cables. fuente de voltaje. resistencia de 27k. Bobina con núcleo de aire y de 100 espiras. conectores Galvanómetro con cero en el centro Bobina de una sola espira El capacitor: Un capacitor de 1000 F. amperímetro CD y un cronómetro. Naturaleza del magnetismo: Imanes. Clips. Papel Bond. El cual tuvo una desviación de 2 líneas en la escala del galvanómetro. .INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA 1. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro. 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. Observación: No presenta ninguna deflexión. porque una sola espira no representa una inducción considerable. Por eso se tomó la decisión de hacerlo 140 espiras. 2. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. la bobina de 50 espiras. no fueron suficientes para inducir la deflexión en el galvanómetro. Registre sus observaciones y vaya sacando conclusiones. como se ilustra en la figura. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones. Observación: En esta práctica. 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 continúe sacando conclusiones. no fueron suficientes para inducir la deflexión en el galvanómetro. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA 3. Observación: En esta práctica. la bobina de 100 espiras. pues a mayor número de espiras será la inducción. Observación: La aguja del galvanómetro tiende al sentido contrario. Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imán de barra y si percibe cambios anote con cuidado sus observaciones. 5. El cual tuvo una desviación de 4 líneas en la escala del galvanómetro. 4. Si el diámetro del núcleo se lo permite (en caso contrario rediseñe sus bobinas) . Por eso se tomó la decisión de hacerlo 300 espiras. Para verificar que apunta hacia el norte. Anote una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso. Observación: Se trabajó con la bobina de 300 espiras. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con cuidado el movimiento de la aguja del galvanómetro. proceda entonces con el experimento. En donde la inducción de los imanes fue mayor. Si ambos imanes tienen la orientación correcta. Tipos de Polos Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. la desviación fue de 5 líneas en el galvanómetro. Observe el movimiento de la aguja del galvanómetro. coloque la brújula sobre la mesa. Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel. tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. 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.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA una los dos imanes de barra (para generar un imán más fuerte) e introduzca el sistema a la bobina de 100 espiras. luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. Experimento B. . Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula. Líneas de Campo Magnético 1. por la fuerza magnética. Con los dos imanes. NATURALEZA DEL MAGNETISMO Experimento A. Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán. Experimento C. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético. Líneas de Campo Magnético entre Polos 1.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. 2. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas . 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. Repita el paso 1 colocando el polo S de un imán frente al polo N del otro. 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. 2. mostrando la orientación polar de los dos imanes. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA definidas. mueva lentamente la brújula de un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las líneas del campo magnético. En tanto observa su dibujo. Experimento D. Coloque el imán sobre el trazo. Dibuje flechas que apunten en la dirección del polo norte de la brújula. . INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Experimento E. . 2. Registre sus observaciones. Registre sus observaciones. Propiedades de la Piedra Imán 1. Acerque un imán a los clips. Acerque una brújula al imán y muévala alrededor de él. Advierta que el extremo libre se . Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Observación: Las líneas del campo magnético en un imán. Experimento F. 2. Magnetismo Inducido 1. Después acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Cuando más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el número de ellas. Anote sus observaciones. se extienden en el espacio. más intenso será el campo magnético. partiendo del polo norte del imán hacia el polo sur. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. El sentido de las líneas de fuerza es el del avance de un sacacorchos que girase en el sentido de la corriente.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA ha convertido en un polo. 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. cuadrada. el campo magnético creado se hace más intenso en el interior de ella. 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. 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. rectangular. Registre sus observaciones. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió. pudiendo ser circular. etc. 2-Cuando se hace circular corriente eléctrica por el solenoide. Si por la espira hacemos circular una corriente eléctrica. con centenares o . Al momento de cambiar la frecuencia del núcleo en la bobina. 1. 2. la corriente aplicada primordialmente. de la corriente. 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. es uno de los parámetros influyentes para el control de la generación de corriente. Para obtener una fuerza mayor conviene que el área A sea grande y la longitud L de la bobina sea corta. la fuerza queda: F = (μ · N² · I² · A) / (2 · L²) Como vemos la intensidad de la fuerza depende del número de vueltas. 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. 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. 3. la frecuencia. el corte de los campos magnéticos. y el solenoide se convierte en un poderoso imán con múltiples aplicaciones. se genera corriente pero en menos cantidad. la frecuencia. la distancia entre espiras.sobre un material ferromagnético. 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 . La fuerza magnética .Los factores que influyen en la fuerza electromotriz en un sistema inductor son: El diámetro del bobinado. Se puede interpretar como una presión magnética. el efecto es el mismo.Como quiera que la energía generada es por cort6e de campos magnéticos la corriente generada y traducida en voltaje . 3. el tipo de núcleo. 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. la cantidad de espiras. esto depende de la velocidad como se apunto en el punto uno. la corriente producida cambiara.Si se deja quieto el núcleo y se mueve el solenoide.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Miles de vueltas el campo magnético se refuerza extraordinariamente en su interior. del área y de la longitud. Un generador es una maquina eléctrica que produce un voltaje. 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 . AC o DC a partir de energía mecánica por medio de inducción electromagnética. La dirección o polaridad de la Fem. Este fenómeno se debe a 3-Encuentre los factores que afectan directamente la “F. además el promedio de amplitud de la corriente generada en este caso aumenta. sacar conclusiones de los registros conservados y proponer explicaciones razonables. 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”.E. 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. Si un conductor se mueva dentro de un campo magnético. 2-Tratar de buscar. 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. El voltaje inducido es el producto de la velocidad del movimiento (v). 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. Inducida se determina por medio de la regla de la mano izquierda.M” (fuerza electromotriz) generada en un sistema de inducción y explique la influencia en la generación del voltaje inducido de cada uno de ellos.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA 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. atreves del mismo se induce un voltaje este fenómeno se denomina acción generador y constituye el principio de funcionamiento de los generadores. Estudie su comportamiento y explique cómo funciona el principio de inducción electromagnética. 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. aislantes.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA inmediato) alambre con laca. varilla. 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. en el segundo de transformadores elevadores y en el tercero de transformadores de aislamiento. mayor o igual nivel mediante la acción de un campo magnético. 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. 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. en el primer caso se habla de transformadores reductores. = = d . 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. Materiales Un capacitor de 1000μF. depende de la naturaleza del material dieléctrico. Objetivos específicos • Realizar una gráfica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el condensador. La capacitancia. Los capacitores están integrados por dos placas conductoras separadas por aire u otro material aislante. voltímetro. • Investigar analítica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un condensador. que no se muestra y que se conecta en serie para medir la intensidad de corriente. conocido como dieléctrico.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA EL CAPACITOR Objetivo 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. La resistencia es un simple dispositivo . Marco conceptual El capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. resistencia de 10k_. el área de las placas y la distancia entre ellas. amperímetro CD y un cronómetro. una resistencia. Una forma antigua de un capacitor es el recipiente de Leyden. resistencia de 27k_. una batería. un voltímetro y un amperímetro. o capacidad de un capacitor. fuente de voltaje. La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor. el capacitor Y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor. se encuentra por medio de la siguiente relación Vq C =. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. El amperímetro. Arregle el circuito como muestra la figura uno. cuando el interruptor está cerrado. Sin embargo. apague la fuente de poder. circulará una gran corriente. En el instante que se enciende la fuente. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo. pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del capacitor es de material aislante. Luego determinará la capacitancia del capacitor. Si las conexiones se invierten.en los componentes del circuito. el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. En este punto. aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. A medida que la carga se acumula en el capacitor. Las resistencias no tienen extremo + o +. Registre las lecturas en la tabla 2. 4. Con un compañero de práctica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores de corriente. Vea las marcas + y . 2. como muestra la figura uno. La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA que se opone al paso de corriente eléctrica. donde C es la capacitancia en faradios. el capacitor puede dañarse. Informe 1. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperes. Reemplace la resistencia de 27k por la resistencia de 10k 5. Registre las lecturas en la tabla 2. usted empleará un capacitor y medirá la intensidad de corriente que fluye hacia él en un periodo. q es la carga en culombios y V es la diferencia de potencial en volts. hasta que sea demasiado pequeña para medirla. Cuando el interruptor está abierto. 3. . encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas. el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor. Tome lectura de la corriente cada cinco segundos. La capacitancia. 1 coulomb/segundo = 1 ampere. C. Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de 10k. En este experimento. la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. no fluye corriente eléctrica de la batería. 75 11.34 12.50 6.00 45.40 59.00 5.80 79.89 4.10 54.00 110.00 115.48 13.06 5.00 125.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA 6.31 14.00 26.50 4.50 57.20 12. 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 .38 14.96 12.00 532.00 15.52 0.00 95.81 11.23 5.32 13.14 2.65 12.30 83.12 10.00 4.00 100.90 89.00 40.42 14.19 13.32 14.00 37.00 4.38 13.00 172.00 85.00 130.44 4.39 14.00 10.58 11.44 1.00 75. desmantele el circuito.90 13.00 6.00 62.70 99.00 9.41 14.00 135. Asegúrese de desconectar todos los cables de la fuente de poder.30 0.65 4.26 14.27 8.75 12.43 14.91 14.55 13.56 4.19 14.78 8.37 14.00 210.70 71.36 14.00 148.90 51.25 4.00 65.00 108.70 64.40 5.00 80.00 94.75 7.58 5.00 151.00 74.00 5.00 270.30 5.00 332.00 105.33 14.30 14.65 12.08 14.48 10.30 67.06 13.95 10.00 25.20 6.00 120.01 13.10 13.40 14.00 401.00 90. Después de que se han tomado todas las lecturas.35 14.00 35.12 5.00 7.00 13.00 478.90 52.00 60. Resistencia 1 Tiempo (s) Corriente (μA) Voltaje Capacitor (V) Resistencia 1 Corriente Voltaje (μA) Capacitor (V) 0.00 13.00 120.00 30.00 100.00 70.00 50.28 14.00 20.51 12.23 14.40 233.40 61.25 5.43 13.50 9.32 4.80 4.00 55.00 18.25 13. cuando el condensador se carga deja de pedir corriente y permanece constante hasta que empiece a descargarse. Explique la función de la resistencia en el circuito. 2. . Empleando los datos de la tabla 2.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA es máximo. La resistencia le limita el paso de corriente al condensador haciendo que se cargue lentamente 3. Analice los datos obtenidos con las dos resistencias. dibuje dos gráficas para la corriente eléctrica como una función del tiempo. Trace una curva continua. 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 .INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA CONCLUSIONES CIRCUITO CAPACITIVO Ejemplo: Sea un condensador de capacidad C=1. 5·10-4 J La energía acumulada en el condensador es Ec=6. y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior). La carga del condensador es q=CVє=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.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Cuando se completa el proceso de carga t→∞.75·10-4 J Proceso de carga: Cuando el interruptor se mueve a A.5·10-6·30=45μC La energía suministrada por la batería es Eb=13. ver diagrama 1).3 % de su valor final Al valor de T se le llama "Constante de tiempo" .75·10-4 J La energía total disipada en la resistencia es ER=6. 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. 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). En los 180º el condensador está completamente descargado. y el condensador comienza a descargarse. disminuyendo por lo tanto vc(t). pero no así en la parte estable. alcanzando i(t) su valor máximo negativo . Entre los 90º y los 180º v(t) disminuye. 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). Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas: Vc = E + ( Vo . puesto que la suma de tensiones es cero (vc(t)+ v(t) = 0) en ese momento. llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90º. Entonces el voltaje en el condensador Vc empezará a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T).E) x e-T/ t . La corriente tendrá un valor inicial de Vo / R y disminuirá hasta llegar a 0 (cero voltios).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. Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios) Ic = ( E . 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.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Analizan los dos gráficos se puede ver que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. 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. son muy útiles cuando se busca crear señales con la ayuda de elementos activos como lo son amplificadores operacionales. radio frecuencia y demás. las conclusiones están dadas en cada capítulo que trata el tema en partícula.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA La Figura muestra la variación de la corriente en el circuito RC durante la carga del condensador. su utilidad en la generación de los tiempos para las conversiones analógico-digital y viceversa. sino como llegar a lo que allí se plantea. 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. 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. pero luego de hacerlo en la realidad vimos que dicho pensamiento era simplemente un mito mas que una realidad. En cuanto a los temas anteriores referentes a residencias en paralelo y electromagnetismo. tales a los usados en generadores de audio. . 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. 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. transistores BJT o de efecto de campo. gracias al análisis de cuadripolos. Ya en el plano de la corriente alterna o señales variantes en el tiempo utilizarlos como filtros bien sea pasa altos o pasa bajos. Nótese el comportamiento de la corriente. esto solo como sistema RC en serie. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales. 2. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra. O sea que hay un punto en donde se encuentran dichas líneas. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes. . Desarrollo 1. 3. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético. 2. el campo magnético es más intenso en las regiones donde las líneas de inducción están mas juntas. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales. La densidad de las líneas de inducción magnética en una región es proporcional al modo de B en dicha región. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético RTA. 6. 4. 3. Cuando un clavo de hierro se une a un imán.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA Análisis 1. Resuma las propiedades de un imán. 5. Esto es. las líneas del campo magnético se encuentran rechazadas. Cuando se juntan dos polos iguales. ¿Qué conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio?. RTA. ¿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. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes. 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. recorren el espacio exterior. Las líneas de inducción no tienen principio ni fin. Así. . pues son líneas cerradas.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA RTA. las líneas de inducción salen del polo norte del imán. la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte. 4. entran por el polo sur y continúan por el interior del imán hasta su polo norte. en un imán. dos imanes distintos. ¿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. Cuando se deja pasar la corriente eléctrica. 6. pero el clavo habrá quedado ligeramente imantado. cada uno de ellos con su pareja de polos norte y sur. pero el sentido en que se orienta es. la brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor. • La brújula es esencialmente una aguja imantada. ¿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. la capacidad de atraer al hierro es mayor en la cercanía de sus extremos o polos. sino que obtenemos dos imanes más pequeños.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA • Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor. • Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica. • Cuando colocamos una brújula cerca de un conductor por el que pasa una . • Una de las propiedades importantes de los imanes es que si acercamos. si invertimos las conexiones que unen al conductor con la pila. a demás el clavo se polariza con la polarización que tiene el punto donde se unió el clavo. el cobalto. no obtenemos un polo norte y un polo sur aislados. Éstos son los imanes que usamos habitualmente. la imantación desaparece. • las propiedades magnéticas de los imanes y de las corrientes eléctricas tienen un origen común: el movimiento de cargas eléctricas. el solenoide queda imantado instantáneamente y actúa como un imán. el níquel o las aleaciones de dichos metales pueden convertirse en imanes artificiales. la brújula gira más rápidamente. hasta colocarse perpendicular al mismo. Resuma las propiedades de un imán. • los imanes se refiere a que los imanes siempre presentan dos polo opuestos. 7. justamente. de modo que al romper un imán por la mitad. Cuando un clavo de hierro se une a un imán. • Al enrollar el hilo de cobre al clavo has fabricado un solenoide. • También el hierro. observamos que polos de igual tipo se repelen y que polos de diferente tipo se atraen. Cuando se desconecta. es decir. lo cual determina las ondas del campo magnético. de igual forma que las cargas eléctricas en reposo. • En un imán. el clavo queda ligeramente imantado por un periodo de tiempo. el opuesto al caso anterior. 5. da lugar a fenómenos electromagnéticos como son la emisión de ondas luminosas. hasta colocarse perpendicular al mismo. Existen muchos tipos de condensadores para cubrir la multiplicidad de aplicaciones que se usan. Al aproximar un imán a una espira metálica se observa que. la brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor. • • Las líneas de inducción magnética nos permiten visualizar un campo magnético. por ésta circula una 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. por tanto. Una carga eléctrica en reposo produce un campo eléctrico y si la carga eléctrica está en movimiento produce. + . es tangente a las líneas de inducción y tiene el mismo sentido de estas. la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte. En cada punto del espacio el vector inducción magnética. pero el sentido en que se orienta es. A este fenómeno lo denominamos inducción electromagnética y es la base. un campo magnético. por ejemplo. +.10%.. Al igual que las líneas de campo eléctrico. ondas de Radio y de TV. si invertimos las conexiones que unen al conductor con la pila. además. • • Son valores típicos de tolerancia de condensadores. B . del funcionamiento de los transformadores. • • La interacción del campo eléctrico y del campo magnético. • En un electroimán las posiciones de los polos norte y sur dependen del sentido de avance de la corriente eléctrica. • Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor. • • El magnetismo es. • Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA corriente eléctrica.20% etc. mientras el imán está en movimiento respecto a la espira. la brújula gira mas rápidamente. el opuesto al caso anterior. entre otras. en movimiento. es decir. justamente. . un fenómeno íntimamente relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica está rodeada de un campo eléctrico. también de 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 . y si se está moviendo. 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.INDUCCIÓN ELECTROMAGNETICA CONCLUSIONES El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. El movimiento de la carga produce un campo magnético.