en el proyecto la ley principal q fue usada fue la ley de Lorentz, la cual nos dice que:

Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

donde es la velocidad de la carga, es el vector campo eléctrico y es el vector campo magnético. La expresión anterior está relacionada con la fuerza de Laplace o fuerza sobre un hilo conductor por el que circula corriente:

donde es la longitud del conductor, es la intensidad de corriente y la intensidad de campo magnético. Curiosamente, esta última expresión históricamente se encontró antes que la anterior, a pesar de ser una consecuencia directa de ella.

info sacada de la wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz

Funcionamiento

En primer lugar hay un proceso electroquímico. Al conectar la corriente eléctrica (continua) los electrodos atraen a los iones de la disolución hacia ellos. El electrodo positivo atrae a los iones negativos y el electrodo negativo a los iones positivos. El resultado global es que la disolución cierra el circuito y se establece una corriente eléctrica con el movimiento de los iones.

El movimiento de los iones tiene lugar en el seno de un campo magnético (el creado por el imán que tenemos debajo del vaso). Esto da lugar al segundo efecto que nos permite explicar el fenómeno. Se trata de un proceso electromagnético. Toda carga en movimiento en el seno de un campo magnético experimenta una fuerza de dirección perpendicular al vector velocidad y al vector campo magnético. Esto se presenta en algunos libros como la regla de la mano izquierda (Ley de Lorentz) y está en la base de cualquier motor eléctrico.

Pero lo más importante es que la fuerza es siempre perpendicular a la velocidad. Eso hace que se curve la trayectoria de las cargas y acaben dando vueltas en círculos alrededor de un punto, en este caso el electrodo central (la tubería de cobre). Las cargas no las podemos ver, pero sí el efecto de movimiento que tiene lugar en el líquido.

En los electrodos tienen lugar también procesos electroquímicos. En uno se produce una reacción de oxidación (de los iones) y en el otro una reducción. Si la disolución es de sulfato de cobre, veremos como en uno de los electrodos (en el negativo) los iones Cu2+ se transforman en Cu (metal) y se desprende un polvillo de color rojizo. Si se utilizan otras disoluciones, en los electrodos se desprenderán otras sustancias.

Imágenes

Video

CAÑON DE GAUSSDefiniciónAcelerador magnético capaz de disparar elementos ferromagnéticos a una distancia dada.

Partes de un cañon

1. Fuente de alimentación: Consiste en un generador con la capacidad para producir la suficiente energía eléctrica capaz como para impulsar un proyectil.

2. Cuerpo del cañon: Un soporte en donde ira todo el circuito, para nuestro caso una protoboard con todos sus elementos.

3. Bobina: Es la encargada de disparar el cañon.

FuncionamientoLa energía debe llegar a cada sucesivo electroimán en un tiempo preciso.A los electroimanes les lleva un tiempo en alcanzar la potencia máxima despues de que el voltaje es aplicado, de esta manera el suministro de electricidad debe comenzar antes de que el proyectil alcance al imán determinado.Lo mismo ocurre después de que la energía este apagada, y si el proyectil se encuentra en "el lado lejano" del imán en aquel momento, el imán seguirá atrayéndolo desacelerandolo.

Leyes que actuan en el Cañon de GaussLey de Gauss para distribuciones de cargas simetricas (superficies cilindricas): si una distribución continua de carga está rodeada por una superficie cerrada, el flujo eléctrico a través de la superficie es igual a la carga neta encerrada por está.Ley de Faraday: establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.Ley de Biot-Savart: Indica el campo magnético creado por corriente estacionarias.

Lifter El Lifter es un condensador asimétrico que utiliza alta tensión (>20kv) para producir un empuje.El Lifter usa el efecto Biefeld-Brown descubierto por Thomas Townsend Brown en 1928, el diseño básico del Lifter está completamente descrito en la US Patente Townsend Brown titulada “Aparato Electro cinético” donde describen al Lifter como.

“Por tanto, es un aparto utilizado para convertir la energía de un potencial eléctrico directamente en una fuerza mecánica suficiente para causar el movimiento relativo entre la estructura y el medio circundante para la transformación directa de potencial eléctrico a energía cinética utilizable”.

¿En qué consiste el efecto Biefeld-Brown?Supongamos un objeto conductor con determinada carga eléctrica positiva, los electrones de los átomos de aire muy cercanos al conductor, son atraídos por el objeto de carga positiva, e incluso arrancados de algunos de ellos, ionizando el aire. Este aire ionizado tiene carga eléctrica neta positiva. Si el objeto es estrecho y puntiagudo, el aire cercano al objeto se ionizará mucho más. El gradiente de potencial eléctrico en esa zona será muy alto, o dicho de otra forma, habrá una variación muy brusca de potencial. Desde el punto de vista eléctrico, parecerá que el objeto ha crecido, ya que el aire ionizado de alrededor afecta de la misma manera a las cargas eléctricas, que el propio objeto. Esto es lo que se conoce como efecto corona.

Resulta que al ionizarse el aire alrededor del electrodo positivo y adquirir carga positiva esas moléculas tiende a desplazarse desde el electrodo positivo al negativo, y en su

recorrido, chocarán con otras moléculas de aire eléctricamente neutras, produciendo una transferencia de cantidad de movimiento entre ellas. El resultado global es que el aire que se encuentra entre los electrodos, se verá empujado en la dirección del movimiento de los iones, y por tanto, el sistema con los electrodos sentirá una fuerza en sentido contrario , por la famosa Tercera Ley de Newton). Esto es el efecto Biefeld-Brown. Cuanto mayor sea el gradiente de potencial, mayor será la fuerza neta ejercida sobre los electrodos, pero si superamos la tensión de ruptura eléctrica del aire, se producirá un arco voltaico y perderemos el efecto.

Como construir un Lifter?Si desea mayor informacion de como construir un Lifter dirijase a la página oficial del ionocraft o Lifter en el Link

http://jnaudin.free.fr/lifters/ekpsim/index.htm

Posibles errores en la construcción de un Lifter

Se debe ser cuidados al poner la lámina de aluminio, la vara de balsa debe estar completamente cubierta por el aluminio.La lámina de aluminio no debe tener irregularidades, ya que podrían actuar como para rayos y generas arcos.Se debe ahorrar la mayor cantidad de material posible y hacer el Lifter lo más liviano que se pueda para un elevamiento exitoso.olor a ozono. Debe haber iones en el aire, y este aire ionizado no se debe ni sentir, porque los iones tienen que dirigirse directamente a la base metálica del aparato que debe estar conectada a tierra para neutralizarse y volver a ser "aire neutro".la distancia entre el alambre de cobre y el aluminio, debe ser la menor distancia que deben recorrer los iones para neutralizarse. Para que se eleve tiene que generarse una corriente descendente de aire que forme el empuje necesario para elevar el aparato, si pocos iones son los que bajan, es decir, si hay poca o nula corriente de aire, no hay elevación.

Conclusiones.

Una vez entendido de lo que es el Lifter, una aplicación inmediata de este efecto: la propulsión. Si somos capaces de desplazar aire en una dirección, nuestro vehículo se moverá en sentido contrario. De hecho, un avión funciona de forma parecida. Bien sea de hélice, bien a reacción, lo que hace es empujar el aire hacia detrás, de forma que el avión se mueve hacia delante. Si lo que hacemos es empujar el aire hacia abajo, como un helicóptero, podremos hacer flotar nuestro vehículo en el aire, sin moverse.Por error de entendimiento y falsa información, creen que lo que hace este efecto es crear una especie de anti-gravedad. El propio co-descubridor de este efecto, Thomas Townsend Brown , pensó que podría ser el medio de propulsión de platillos volantes. Sin embargo, No hay ninguna relación entre el campo eléctrico y el gravitatorio. Simplemente se produce un desplazamiento de aire, igual que podría hacerlo una

sencilla héliceObviamente, no sirve para propulsarnos en el vacío del espacio, ya que no tenemos aire que ionizar y empujar

MOTOR ELÉCTRICO

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.El motor eléctrico trifasico del cual hablaremos esta constituido por seis bobinas que se conectan a una fuente de alimentación trifásica, con el cual puede demostrarse la existencia de un campo magnético giratorio.

En un sistema trifásico, los voltajes senoidales generados en cada una de las tres fases tienen igual amplitud y el espaciamiento físico es tal que los tres voltajes alcanzan los máximos respectivos con un espaciamiento de 120º.

Polos generados en las bobinas

En este proyecto se aplican entre otras, las siguientes leyes (pueden estudiarse en detalle en otros apartados dentro de esta wiki).

LEY DE FARADAY

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LEY DE LAS FUERZAS DE LORENTZ

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PRODUCCIÓN DE UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ

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LEY DE AMPÉRE

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FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR

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Prinicipio de funcionamiento.

Cuando en un conductor circula una corriente eléctrica y además se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, tal conductor tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de accion del campo magnético.

El conductor tiende a funcionar como un electroímán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

Los campos magnéticos generados por bobinas de cable, se orientan según la regla de la mano derecha.Si los dedos de la mano derecha se cierran en torno a la dirección de la corriente que circula por la bobina, el pulgar indica la dirección del campo dentro de la misma.

Regla de la mano derecha

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente eléctrica por un conductor se produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.

Cuando se alimenta el bobinado del motor por una fuente trifásica, cada bobina presenta polos alternados en cada ciclo de la corriente AC, con lo cual se genera un campo magnético giratorio.

LA MÁQUINA DE WIMSHURST

La máquina de Wimshurst, creada entre 1880 y 1883 por James Wimshurst en Inglaterra, es un generador electrostático que funciona por medio de la fricción e inducción de cargas.

TEORÍA QUE SE APLICA EN LA MÁQUINA DE WIMSHURST

Ley Fundamental de la Electrostática Las cargas eléctricas del mismo signo experimentan fuerza de repulsión, mientras que las de signos opuestos experimentan fuerza de atracción.

Ley de Coulomb La fuerza entre dos cargas Q1 y Q2 debe ser directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa. Esta fuerza tiene la misma dirección de la recta que las separa. [Math Processing Error]

Campo Eléctrico El campo eléctrico es cualquier región del espacio donde una carga experimenta una fuerza debido a la presencia de otras cargas.

Ley de Gauss Si una carga q ó una distribución continua de carga está rodeada por una superficie cerrada (superficie gaussiana), el flujo eléctrico a través de la superficie es igual a la carga neta encerrada por ésta dividida por Eo.[Math Processing Error]

Potencial Electrostático El potencial electrostático es el trabajo por unidad de carga para mover una carga Q el punto A al punto B. [Math Processing Error]

Polarización de Dieléctricos Polarización: Reordenamiento de las cargas en dirección del campo eléctrico externo, también se define como la sumatoria de todos los momentos eléctricos generados por los dipolos en un volumen dado.

FUNCIONAMIENTO Cuando ambos discos empiezan a girar simultáneamente, uno en sentido contrario del otro, las cargas se alinean debido al contacto entre los peines de cobre y las láminas de aluminio. La acumulación de cargas en uno de los discos induce un campo eléctrico hacia el otro disco y viceversa, logrando la polarización de ambos discos en una fracción pequeña de tiempo. En los terminales habrá una diferencia de potencial debido a que las cargas acumuladas en los extremos de los discos han inducido un campo eléctrico en los colectores. Conectados a los colectores se encuentran unas botellas de Leyden, las cuales funcionan como capacitores ayudando a incrementar el potencial y mantenerlo constante. Cuando esta diferencia de potencial es muy elevado entre los terminales, supera la ruptura del aire y salta una chispa.

Los detalles de la construcción de una Máquina de Wimshurst se pueden ver siguiendo el enlace: ver video

VISUALIZACIÓN DE LAS LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO A

TRAVÉS DE ALTA TENSIÓN Y SEMILLAS DE PASTO SECO

SUMERGIDAS EN ACEITE DIELÉCTRICO

OBJETIVO

El objetivo principal de este experimento es obtener una clara visualización de la forma que toma la fuerza eléctrica inducida en un material a través de un dipolo, las cuales se conocen como líneas de campo eléctrico.

DESARROLLO

El experimento se desarrolla con base en el campo eléctrico generado por un dipolo, el cual tiene su origen en una tensión sumamente alta la cual puede alcanzar los miles de voltios. Para generar un voltaje de tal magnitud se puede recurrir a distintos tipos de sistemas especializados en brindar las condiciones necesarias para que el experimento tenga éxito y los objetivos se logren de manera satisfactoria.Uno de estos sistemas es la tan conocida Máquina de Wimshurst que se menciona anteriormente con la cual se puede obtener una tensión lo suficientemente alta en sus polos que se produce un arco con el cual podemos experimentar un campo al mantener separados los terminales con un material dieléctrico.Otro sistema que presenta una fabricación sencilla y los materiales se consiguen de forma simple es la tan conocida Bobina de Tesla fabricada con un Flyback y un transistor de potencia. Este sistema nos ofrece también en dos terminales una tensión sumamente alta con la cual se puede llevar a cabo el experimento.

MATERIALES

Generador de alta tensión capaz de suministrar más de 10 kV Elementos de conexión (cables y pinzas) Dos electrodos Una cubeta Aceite mineral (Dieléctrico) Semillas de pasto seco

SISTEMAS APLICABLES

Máquina de Wimshurst

Como generador de alta tensión si se utiliza una máquina de Wimshurst que puede llegar a proporcionar hasta un máximo de 140 kV. Esta elección supone una doble ventaja: por una parte es mucho más barato que un generador moderno que proporcione la misma tensión, y por otra, añade un valor didáctico a la práctica mostrando que puede realizarse con medios accesibles, sin embargo se recomienda ser muy cuidadoso en la construcción de este Sistema ya que la elección de los materiales es una tarea de vital importancia, ya que errar en esta sección podría influir de manera negativa en el funcionamiento de la misma. Otra parte importante es que la construcción de este debe llevarse a cabo con las herramientas adecuadas por las personas idóneas ya que las piezas deben ser tratadas con sumo cuidado y se debe ser preciso en su manejo.

Bobina de Tesla

Respecto a la Bobina de Tesla resulta muy útil el desarrollo de esta sistema pues sus materiales son sumamente económicos y la construcción no requiere de precisión pero obviamente como implica tensiones altas y el manejo de corrientes se debe ser cuidadoso en la manipulación y ejecución de cualquier prueba.Una recomendación importante a la hora de elegir el Flyback que es vital en el proyecto es conseguir un prototipo como el que se puede ver en la imagen, pues es de los más antiguos y este ofrece una tensión mucho más alta a la que ofrecen los Flybacks modernos.

EJECUCIÓN DEL EXPERIMENTO

Al tener alguno de los dos Sistemas en funcionamiento podemos direccionar la diferencia de potencial obtenida en los polos en dos electrodos, los cuales procedemos a introducir en el aceite mineral en el cual ha sido introducida una cantidad considerable de semillas de pasto previamente seleccionadas y limpiadas.Al tener dos electrodos con diferente polaridad separados por un dieléctrico va a ser inducido un campo eléctrico en el recipiente.

Montaje con los dos Electrodos

Inmediatamente las semillas comienzan a girar y a desplazarse, a unirse en hileras, a veces ramificadas, que culebrean, se rompen, se recomponen, hasta dibujarlas líneas del campo eléctrico entre ambos electrodos.Después de este efecto se logrará visualizar al similar a esto:

Alineación de Semillas

Este efecto se logra con unas simples semillas debido a que como cualquier material posee una carga la cual presenta cambios dependiendo del entorno en el que se encuentre y las fuerzas que actúen sobre ellas. Lo que sucede es que internamente en las semillas se establece una alineación de sus cargas causando una atracción entre ellas y un contacto.La fuerza inducida sobre ellas las obliga a formar un lazo unas con otras con el fin de producir un contacto entre los polos que se encuentran separados.En este experimento físicamente se puede explicar el comportamiento del campo eléctrico en el recipiente y la carga inducida en el material, a través de la Primera Ley de Maxwell también expresada como Ley de Gauss la cual se presenta de forma breve a continuación:

LEY DE GAUSS

Si una carga q ó una distribución continua de carga está rodeada por una superficie cerrada (superficie gaussiana), el flujo eléctrico a través de la superficie es igual a la carga neta encerrada por ésta dividida por Eo.

[Math Processing Error]

Donde,q: Carga neta encerrada por la superficie.Ε0: Permitividad del espacio vacío.E: Campo Eléctrico Total (incluye contribuciones de carga tanto dentro como fuera de la superficie gaussiana).

AUTORES

Luis Fernando Lizarazo Orozco. Cód: 0807530 Milton Ayala Melo. Cód: 0807507

TRANSFORMADOR Y MEDIOS PERMEABLES

PRINCIPIO DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quién lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday). Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de el.

FORMULAS

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1: Esta ley establece que un voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atravieza una region cerrada. 2: Establece que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal, que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo.La polaridad de una Fem inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.

TRANSFORMADOREl transformador es una maquina estática que funciona bajo el principio de inducción magnética, este consta de dos o varios grupos de devanados los cuales se encuentran magnéticamente acoplados por un medio permeable (Material con que se construye el núcleo). Cuando una tensión es aplicada a uno de los devanados, en los restantes es inducida una fem que puede ser determinado por la ley de faraday.

Transformador Básico

DESCRIPCION DEL PROYECTOEn la construcción de transformadores suelen emplearse muchos parámetros que son determinantes en el funcionamiento y eficiencia del mismo, como ; La relación de transformación, el aislamiento empleado en los conductores, el medio refrigerante, la forma geométrica de los conductores y el material, tipo y construcción del núcleo. En este ultimo se encuentra el objetivo del proyecto “ Construir y modelar un transformador con diferentes materiales en el núcleo para demostrar la importancia de este en su diseño “. Normalmente lo que se busca en los nucleos de transformador es emplear materiales ferromagnéticos ( materiales cuyos dominios magnéticos se orientan fácilmente ante la influencia de un campo magnético además de poseer una alta remanencia (3) La relación de transformación empleada es de 5 esto quiere decir que

por cinco espiras en el primario debe haber una en el secundario o lo que es lo mismo por cinco voltios en el primario habrá uno en el secundario. La tensión primaria será de 120 volt y la secundaría de 24 volt con taps para 12 y 9 volts, las espiras en el primario serán 2400 y en el secundario 480. Los núcleos “ macizos “ empleados para este transformador son de hierro, aluminio y bronce con dimensiones de 8cms de largo y 3/8” de diámetro.

TRANSFORMADOR CON DIFERENTES TIPOS DE NUCLEO

FUNCIONAMIENTO DEL TRAFO CON DIFERENTES TIPOS DE NUCLEO

Hierro : La alta permeabilidad magnética (4) de este material le hace ser ideal para el uso en el transformador, obteniendo un alto rendimiento y una relación de transformación aceptable a la calculada, existen muchos tipos de hierro y su único inconveniente para el uso en nuestro diseño quizás sea la alta conductividad que tiene., este hecho se vio reflejado en la rapidez de calentamiento del núcleo, una manera de disminuirlo es empleando delgadas laminas de hierro aisladas entre si y no núcleos macizos.

FUNCIONAMIENTO CON NUCLEO DE HIERRO

(3) Queda magnetizado después de estar expuesto a un campo magnetico y ser retirado.

(4)Esta es la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de sí los campos magnéticos

CICLO DE HISTERESISCuando el material del núcleo del transformador se vé afectado por la presencia de un capo magnético cambiente los dominios magnéticos de este estarán en constante movimiento, ya que tienden a orientarse en la dirección del campo alterno inducido en la bobina. Si representamos el valor del campo magnético en función del valor de la corriente (alterna) que circula por la bobina tenemos el llamado ciclo de histéresis.

CICLO DE HISTERESIS

Cuando al material ferromagnético se le aplica un campo magnético creciente Bap su imantación crece desde O hasta la saturación Ms, ya que todos los dominios magnéticos están alineados. Así se obtiene la curva de primera imantación. Posteriormente si Bap se hace decrecer gradualmente hasta anularlo, la imantación no decrece del mismo modo, ya que la reorientación de los dominios no es completamente reversible, quedando una imantación remanente MR: el material se ha convertido en un imán permanente. Si invertimos Bap, conseguiremos anular la imantación con un campo magnético coercitivo Bc. El resto del ciclo se consigue aumentando de nuevo el campo magnético aplicado. Este efecto de no reversibilidad se denomina ciclo de histéresis. El área incluida en la curva de histéresis es proporcional a la energía disipada en forma de calor en el proceso irreversible de imantación y desimantación. Si este área es pequeña, las pérdidas de energía en cada ciclo será pequeña, y el material se denomina magnéticamente blando.

Materiales blandos: Son aquellos que poseen bajo campo coercitivo y normalmente son los empleados en la construcción de núcleos de transformador, como el hierro.

Materiales Duros: Son aquellos que poseen alto campo coercitivo, son empleados en Aplicaciones de almacenamiento de energía y medios de grabación magnética.

Aluminio : Este es un material paramagnético ya que su permeabilidad magnética es similar a la del vacío, es decir estos materiales no presentan en ninguna medida el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que su permeabilidad magnética relativa tiene valor aproximadamente igual a 1. Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, el magnetismo en el material tiende a desaparecer rápidamente. Cuando se empleo este material como núcleo del transformador, se pudo observar una alta disminución en la tensión del secundario, además de un incremento en la corriente que circula en el devanado primario. Este hecho no solo implicaría un incremento en las dimensiones del trafo sino un funcionamiento altamente ineficiente, también se pudo percibir una disminución en el calor generado en el núcleo, pues la conductividad del aluminio es menor que la del hierro.

FUNCIONAMIENTO CON NUCLEO DE ALUMINIO

Bronce: Las propiedades de este material son diamagnéticas estas consisten en ser repelidos por los imanes, caso opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son atraídos por los imanes. Cuando el núcleo del bronce es cortado por las líneas de campo que crean las bobinas los dominios magnéticos se alinean en el mismo sentido del campo, creando una fuerza de repulsión, debido a que estos dominios en material son muy pocos la fuerza repulsiva es muy pequeña para apreciarse. Ante este material el transformador presentó una mas alta disminucion de tensión en los devanados del secundario comparado con el núcleo de aluminio y disminuyó considerablemente el calentamiento, por histéresis.

FUNCIONAMIENTO CON NUCLEO DE BRONCE

REFERENCIAS

[1] Wangsness, Campos Electromagnéticos.[2] Fundamentos de Electromagnetismo, Bernardo García Olmedo.[3] Introduction to Electrodynamics, David J. Griffiths[4] **www.wikipedia.com/transformador**

BIOGRAFIAS

Michael Faraday

(Newington, Gran Bretaña, 1791-Londres, 1867) Científico británico. Uno de los físicos más destacados del siglo XIX, nació en el seno de una familia humilde. A temprana edad tuvo que empezar a trabajar, primero como repartidor de periódicos, y a los catorce años en una librería, donde tuvo la oportunidad de leer algunos artículos científicos que lo impulsaron a realizar sus primeros experimentos. Fascinado por el contenido de unos artículos sobre electricidad, fabricó una pila voltaica con la que desarrolló

diversos experimentos electroquímicos. Un feliz azar le permitió aprovechar las lecciones del célebre químico Sir Humphry Davy (descubridor del sodio, potasio, el bario, el calcio y otros elementos), ocupa una plaza de ayudante en el laboratorio de este destacado investigador. De ayudante del maestro se transformó en su sucesor en el Instituto Real, al cual permaneció ligado durante casi toda su vida. Con Davy tuvo la oportunidad de entrar en contacto con las ideas científicas más relevantes de la época. La celebridad de Faraday aumentó extraordinariamente en la década de 1820, al conocerse su gran pericia como químico analítico (aisló el benceno por vez primera) y físico experimental. Basado en los experimentos de Ampere y Oersted planteó la gran inquietud que le conduciría al descubrimiento de la inducción “Si corrientes microscópicas, producen magnetismo en el hierro, es decir, otras corrientes microscópicas, ¿por qué una corriente normal, macroscópica, no provocará corrientes similares en un conductor vecino? “La convicción de Faraday de que la naturaleza daría una respuesta afirmativa a su pregunta, fue coronada por el éxito en 1831, al descubrir la inducción. Enrolló sobre un anillo de hierro dulce dos bobinas separadas, pero cercanas entre sí, y conectó la primera con una batería de Volta y la segunda con un galvanómetro. En el momento de cerrar y abrir la corriente en las primera de las bobinas, la desviación de la aguja del galvanómetro indicó la presencia de una corriente inducida en la segunda bobina.

Heinrich Lenz Friedrich Emil :

(1804 - 1865). Físico ruso. Investigó los efectos de la inducción eléctrica y de la dependencia de la resistencia al paso de la corriente eléctrica con la temperatura .Se le debe la formulación de la ley de Lenz que permite una descripción general de los fenómenos de autoinducción: el campo creado por la fuerza electromotriz derivada de un circuito es tal que tiende a oponerse a la causa que lo produce. En 1833 publica los resultados de sus investigaciones acerca de la dependencia de la resistencia eléctrica con la temperatura: la resistencia de un conductor aumenta al aumentar la temperatura.

LEVITRON MAGNETICO

¿QUE ES UN LEVITRON?Consiste básicamente de una peonza o trompo magnético permanente que gira levitando sobre una base también magnética de forma anular.

ESPECICACION DE PARTES

LO QUE SOSTIENE LA PEONZA EN EL AIRE.

"La antigravedad fuerza que repele la peonza giratoria de la base es el magnetismo."Tanto la peonza y la base están magnetizados en sentido opuesto, la base del imán con su polo norte hacia arriba, y la peonza con su polo norte hacia abajo (fig. 1).El principio es que los dos polos iguales (por ejemplo, dos nortes) se repelen y que losdos polos opuestos se atraen, con fuerzas que son más fuertes cuando los polos se acercan más.

Hay cuatro fuerzas magnéticas en la parte superior: En el polo norte, la repulsión del norte de la base y la atracción desde el sur de la base, y en su polo sur, la atracción desde el norte de la base y el rechazo desde el sur de la base.Debido a la forma en que las fuerzas dependen de la distancia, el norte-norte, domina la repulsión, y la peonza está magnéticamente rechazada. Se iguala esta repulsión hacia arriba a la cantidad de fuerza hacia abajo de lagravedad, es decir, en el punto de equilibrio la fuerza total es cero

.

¿PORQUE SE NECESITA HACER GIRAR.?

Para evitar que la parte superior se voltee. Si el polo sur que apunta hacia abajo y la fuerza de la base se atraen, es decir, en la misma dirección que la gravedad ,y la parte superior caería.Cuando la parte superior está girando, la fuerza giroscópica hace que el eje no se voltee, y gira alrededor de la (casi vertical) dirección del campo magnético. Esta rotación se llama precesión (fig. 2).Con el Levitron, el eje es casi vertical y la precesión es visible como un temblor que se pronuncia más cuando la parte superior se ralentiza.

¿PORQUE TERMINA POR CAER ?La parte superior gira estable en el rango de aproximadamente 20 a 35 revoluciones por segundo (RPS). Es totalmente inestable por encima de 35-40 y menores de 18 RPS .Después de que la parte superior se hace girar y levitar, se ralentiza debido a la resistencia del aire.Después de unos minutos se llega al límite inferior de estabilidad (18 RPS) y cae. La vida útil de giro del Levitron puede ampliarse mediante la colocación en el vacío.En el vacío algunos experimentos que se han hecho cayeron después de unos 30 minutos. La levitación puede ser muy prolongada al soplar aire en contra de una corriente de aire adecuada si es colocada alrededor de la periferia de la peonza a fin de mantener la frecuencia de giro en el rango estable. medios más eficaces para prolongar la levitación de la peonza es con un dispositivo de impulsos electro-magnéticos que puede mantener el principio de levitar durante varios días o incluso semanas.

TEORIAS QUE INFLUYEN EN EL PROYECTO.

Ley de Gauss para campos magnéticosEl flujo magnético es igual a cero porque las líneas de campo terminan donde empiezan, son líneas cerradas, Lo que quiere decir es que no se puede encerrar una carga en un campo con líneas de campo cerradas en el cual su flujo es cero.

Ley de curieDice que la magnetización de un material depende de su campo magnético aplicado y la temperatura. Paramagnetismo: En presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo,pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento térmico.El teorema de Earnshaw no compromete la estabilidad del Levitron ya que no es aplicable al sistema. Al estar girando, el extremo no puede considerarse un sistema estático

frente al campo magnético creado por la base, así que no podemos aplicar el teorema.Existen otros factores como la temperatura (que altera la magnetización de los imanes) que pueden alterar la estabilidad. Respecto a la velocidad de rotación, el rango estable se encuentra entre 20 y 26 rps, siendo completamente inestable por debajo de 18 o por encima de 30.

A continuacion se mostrara en un video el funcionamiento del levitron magnetico.

Referencias:http://www.levitron.com/physics.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=l5h8TvFvFuQ . [video]

ANILLOS DE THOMPSON

Descripción del proyectoEste proyecto se basa principalmente en la Ley de Faraday, al estar el selenoide conectado a red domiciliaria (CA), por éste circula una corriente variable produciendo una inducción magnética variable en el tiempo. Como el anillo es conductor, esa variaiación del flujo magnético induce una corriente eléctrica que genera un flujo tal que sea opuesto al cambio de flujo magnético del selenoide se repelen, quedando el anillo de aluminio levitando.Por medio de la Ley de Lenz podemos explicar el fenómeno de levitación del anillo, ya que de acuerdo a esta ley al energizar la bobina se crea un campo magnético variable a su alrededor, esto induce una corriente en el anillo, que crea su propio campo

magnético, el cual es opuesto al de la bobina, por lo que se separa. El hecho de utilizar corriente alterna, nos muestra con mucha facilidad la oposición a la inducción, si empleáramos corriente continua sólo observaríamos una repulsión instantánea.

Leyes que Intervienen

Ley de Faraday: Relaciona la fuerza electrómotriz inducida en un circuito con la variación temporal del flujo magnéticoa través de la superficie encerrada por el circuito.[Math Processing Error]El flujo magnético a través de esta superficie puede variarse de muchas maneras distintas:

Se puede variar la corriente que produce el campo magnético. Pueden moverse unos imanes permanentes acercándolos o alejándolos de la

superficie. Se puede hacer girar el propio circuito en un campo magnético fijo. Aumentar o disminuir el área del circuito.

Ley de Lenz: El signo negativo de la ley de Faraday esta relacionada con la dirección de la Fem inducida:La Fem y la corriente inducidas poseen una dirección y sentido tal que tienden a oponerse a la variación que las produce."El sentido de una corriente inducida es tal que se opone a la causa que lo produce" CAUSA: MOVIMIENTO DE UN CONDUCTOR EN UN CAMPO MAGNÉTICO.

Fuerza de Lorentz: Es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.Supongamos que una carga Q, que se desplaza a una velocidad v, en el interior de un campo magnético B. Este campo genera que aparezca una fuerza F, que actúa sobre la carga Q, de manera que podemos evaluar dicha fuerza por la expresión:[Math Processing Error]

ELECTROBOBINA TIMBRE (DING-DONG)

Introducción

Un timbre eléctrico es un dispositivo capaz de producir una señal sonora al pulsar un interruptor. Su funcionamiento se basa en fenómenos electromagnéticos.Este es un circuito donde el electroimán produce el movimiento del martillo para golpear las placas para producir un sonido similar al timbre (Ding-Dong).

Materiales:- Fuente de Alimentación a (120V) (AC)- Interruptor- Electroimán (Embobinado)- Pieza metálica (martillo)- Placas Metálicas (2)

Funcionamiento Al cerrar el interruptor, la corriente circula por el enrollamiento del electroimán y este crea un campo magnético en su núcleo y produce el movimiento del martillo (vara). Para que golpee la placa contraria al resorte produciendo el primer sonido, luego este martillo se desplazara a la otra placa la golpeara y quedara en su posición normal gracias al resorte.Al abrir el interruptor cesan la corriente y el campo magnético del electroimán, y un resorte devuelve la armadura a su posición original para interrumpir el sonido.Cuando se deja el electroimán con el swiche cerrado o mejor conectado a la fuente de alimentación el martillo se quedara en el orificio del solenoide sin conseguir ningún desplazamiento.Para conseguir que el martillo golpee la campana repetidamente mientras el interruptor esté cerrado, y no una sola vez, se sitúa un contacto eléctrico en la armadura que actúa como un interruptor. Así, cuando la armadura es atraída por el electroimán, se interrumpe el contacto, cesa la corriente en el electroimán y la armadura retrocede a su posición original. Allí vuelve a establecerse el contacto eléctrico, con lo que el electroimán vuelve a atraer a la armadura, y así sucesivamente.

timbre electrico

U : Fuente a 110V

K :llave o interruptor E :bobina B : campana H : martillo A : el brazo del martillo y el interruptor

TEORÍA:En este proyecto se aplica la ley del magnetismo de Biot-savartLey de Biot-Savart:Esta ley indica el campo magnético creado por la corriente que circula en circuitos cerrados. El aporte de un elemento infinitamente pequeño o próximo a 0 de longitud (dl) del circuito y una corriente I que circule por el, crean una contribución de campo magnético (dB) en el punto para el cual apunta el vector (Ur) a una distancia R de la longitud del elemento infinitesimal, el cual apunta al sentido hacia dónde va la corriente. [Math Processing Error]

(Ur): vector unitario(dL): longitud del elemento infinitesimal(R): distancia desde el vector hasta la longitud (dL)I: corriente que circula por el circuitoµo: Permeabilidad magnética del vacio Permeabilidad magnética del vacío: es la capacidad que tiene una sustancia o un medio para dejar pasar atreves de si un campo magnético La permeabilidad del vacío, conocida también como constante magnética

[Math Processing Error]

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Si utilizamos el principio de la superposición que explica lo siguiente: cuando las ecuaciones de un problema físico son lineales, la solución del problema cuando están presentes los conjuntos que causan el problema (A) y (B) puede ser el resultado la suma de los efectos de (A)+( B).

[Math Processing Error]

expresión para hallar un ecuación para el campo magnético final

Este proyecto funciona por un electroimán:

Electroimán: Este es un tipo de imán que consta de (2) tipos de elementos, un núcleo de hierro y un alambre de cobre enrollado sobre él.El tipo de electroimán construido fue un solenoide, que es enrollado en forma de bobina con un número de vueltas acordes a la necesidadAl conectar los (2) terminales que salen del electroimán a una fuente de alimentación de (120V) (AC) normalmente a una frecuencia de (60 HzT) esta tención al pasar por el embobinado produce una corriente de más o menos (4) Amperios la cual al circular por este cableado producirá un campo magnético dentro del solenoide y este campo magnética desaparecerá cuando dicha corriente también desaparezca.. El solenoide con un núcleo apropiado se convierte en un imán (en realidad Electroimán). Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.

mathB= $\mu_{0*n*i}$math

Donde :

μo : el coeficiente de permeabilidad n : densidad de espiras del solenoide i : corriente que circula.

Campo MagnéticoEs una región del espacio en la que una carga eléctrica denominada (q) que se desplaza a una velocidad (V) sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo, esta fuerza es llamada densidad de campo magnético lo que significa la cantidad de este por la unidad del volumen.Al ser esta fuerza perpendicular la ecuación toma la operación producto cruz