domingo, 27 de marzo de 2011

MOTORES (TRANSFORMACION DE ENERGIA ELECTRICA A MECANICA)

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán 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 estátor, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor 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. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.

Fuerza de Lorentz

Es la fuerza aplicada por una partícula que está cargada eléctricamente, sobre un campo electromagnético. Veamos la ecuación de la fuerza de Lorentz:

Siendo que F representa la fuerza que fue aplicada en la carga puntiforme, por el campo electromagnético, E representa el campo eléctrico, B representa el campo magnético, q representa la carga eléctrica y v representa la velocidad de la carga.

Cuando una carga eléctrica en movimiento, se desplaza en una zona donde existe un campo magnético, además de los efectos regidos por la ley de Coulomb, se ve sometida a la acción de una fuerza.
Como la fuerza es el resultado de un producto vectorial, será perpendicular a los factores, es decir, a la velocidad y al campo magnético. Al ser perpendicular a la velocidad de la carga, también lo es a su trayectoria, por lo cuál dicha fuerza no realiza trabajo sobre la carga, lo que supone que no hay cambio de energía cinética, o lo que es lo mismo, no cambia el módulo de la velocidad. La única acción que se origina, cuando la partícula entra en el campo magnético, es una variación de la dirección de la velocidad, manteniéndose constante el módulo.
 Considerando el Sistema Internacional, tenemos las siguientes unidades.
Para la fuerza f, la unidad de medida es el Newton N, para la carga eléctrica q, la unidad de medida es el Coulomb C, para la velocidad la unidad de medida es el m/s y para el campo magnético B la unidad es el Tesla.

Recapitulacion 6

Consumo de energía eléctrica.

Consumo mensual de aparatos eléctricos
Las siguiente  tabla se refieren a aparatos eléctricos de uso común en casas, departamentos y condominios.
Calcular el consumo mensual individual, en equipo y del grupo.
Aparato
Watts
Tiempo promedio de uso horas/dia
Consumo mensual
Del Grupo KWh
Aspiradora
540 W

2.16 +.54+2.2=4.9
Tostador
1,100 W

.33+3.3=3.63
Lavadora
400 W

4.4+5+3.6+1.2+6.1+4.7=25
Horno de Microondas
1,000 W

3+4+5+2+2+2=18
Plancha
1,000 W

0.8 +2+.3+3+.9=7
8 Focos Fluoresc. compactos
15 W

0.33+.57+.135+2.03+4.7=7.765
Radio
100 W

0.6+.5+.10+2.3+.7=4.2
Cafetera
850 W

0.85+1.105+.15+.85=2.955
Computadora
350 W

5.95+4.7+3.85+2.45+7.05+.35=24.35
T.V. Mediana
200 W

2.2+2.8+1.2+.2+4.2+1.2=11.8


5.12 Campo magnético y líneas de campo: imanes y bobina.
Visualización de líneas de campo magnético
Material: imán, limadura de hierro, cartulina u hoja de papel, brújula.
Líneas de fuerza de un imán visualizadas mediante limaduras de hierro extendidas sobre una cartulina.
Experimento I
-Colocamos limaduras de hierro en la superficie de la cartulina u hoja de papel y acercamos un imán permanente por la parte inferior podremos visualizar las líneas de fuerza magnética que van de un polo al otro curvándose y rodeando al imán. Se denomina campo magnético al área cubierta por estas líneas.
Experimento II
Las cargas en movimiento producen un campo magnético.
Es decir que no sólo los imanes permanentes son capaces de generar un campo magnético. La manera más sencilla de poner a los electrones en movimiento es hacerlos circular por un alambre conductor (por ejemplo con ayuda de una pila o una batería). El campo magnético que se genere en un punto dado del espacio dependerá básicamente de la corriente eléctrica que circule por el alambre y de la distancia entre el alambre y ese punto. Si se aplica un campo magnético sobre
una partícula cargada en movimiento (o sobre una corriente eléctrica) se producirá una fuerza que tenderá a desviarla de su trayectoria. Esta fuerza se la conoce como Fuerza de Lorentz y es perpendicular tanto a la dirección del campo como a la de movimiento de la partícula.
Experimento III
El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Aunque no fue hasta 1600 que se señaló esta similitud, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. El
Nombre dado a los polos de un imán (Norte y Sur) se debe a esta similitud.
Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro, e incluso existe una pequeñísima variación diurna sólo
Detectable con instrumentos especiales. Notar que si la aguja de la brújula marcada con N apunta al Norte, esto indica que el polo Norte geográfico coincide con el polo Sur magnético de la tierra.
El valor del campo magnético terrestre depende de la posición en la que se lo mida, pero suele ser del orden de 0.5 Oersted (Oe - unidad de campo magnético)

INTERACCIÓN MAGNÉTICA ENTRE CONDUCTORES Y ATRACCION O REPULSION ENTRE CONDUCTORES CON CORRIENTE

Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

La experimentación con conductores dispuestos paralelamente pone de manifiesto que éstos se atraen cuando las corrientes respectivas tienen el mismo sentido y se repelen cuando sus sentidos de circulación son opuestos. Además, esta fuerza magnética entre corrientes paralelas es directamente proporcional a la longitud del conductor y al producto de las intensidades de corriente e inversamente proporcional a la distancia r que las separa, dependiendo además de las características del medio.

interacción electromagnética

La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista microscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electro débil.


El origen de la interacción eléctrica son las cargas eléctricas. Los aspectos más importantes son:
1) Existen dos tipos de interacción, atractiva y repulsiva, debido a que existen dos tipos de cargas eléctricas, positivas y negativas.
2) La interacción atractiva se produce entre las cargas de distinto tipo y la interacción repulsiva entre las cargas del mismo tipo.
3) Las cargas eléctricas son de naturaleza escalar y aditivas. En cuanto a la cuantificación de la carga eléctrica, se ha observado en la naturaleza, que son múltiplos de la carga elemental que es la carga del electrón, de valor -1,6·10-19 C. La conservación de la carga es un principio a considerar, ya que la carga eléctrica se puede mover a través de un objeto, pasar de un objeto a otro pero no se destruye.
Charles Augusto Coulomb (1736-1806) realizó una serie de experimentos para determinar la interacción entre dos cargas puntuales y llegó a la siguiente expresión, conocida como ley de Coulomb: “La interacción eléctrica entre dos partículas cargadas, en reposo o en movimiento relativo muy lento, es directamente proporcional al producto del valor de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y su dirección es a lo largo de la línea que une las dos cargas. La interacción depende siempre del medio”.

Semana 6 martes. Ley de Ohm.

EQUIPO
TEMA
1 Ley de Ohm
La corriente continua es un movimiento de electrones. Cuando los electrones circulan por un conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta "dificultad" la llamamos Resistencia eléctrica.
La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres factores que quedan recogidos en la ecuación que sigue:
La resistividad depende de las características del material del que está hecho el conductor.

La ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el gráfico vemos un circuito con una resistencia y una pila. Observamos un amperímetro que nos medirá la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios,  esta intensidad de corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito.
2 Variables
Resistencia, diferencia de potencial o voltaje, intensidad.
3 Unidades
Joule [julio] (J)
Ampere: [Amperio] (A)
Coulomb [coulombio] (C)

Múltiplos del Sistema Internacional para ohmio (Ω)
Submúltiplos

Múltiplos
Valor
Símbolo
Nombre
Valor
Símbolo
Nombre
10–1 Ω
deciohmio
101 Ω
daΩ
decaohmio
10–2 Ω
centiohmio
102 Ω
hectoohmio
10–3 Ω
milliohmio
103 Ω
kiloohmio
10–6 Ω
µΩ
microohmio
106 Ω
megaohmio
10–9 Ω
nanoohmio
109 Ω
gigaohmio
10–12 Ω
picoohmio
1012 Ω
teraohmio
10–15 Ω
femtoohmio
1015 Ω
petaohmio
10–18 Ω
attoohmio
1018 Ω
exaohmio
10–21 Ω
zeptoohmio
1021 Ω
zettaohmio
10–24 Ω
yoctoohmio
1024 Ω
yottaohmio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
R es la resistencia en ohmios y V es la tensión en voltios.









4 Formula

I=V/R
5 Tipo de circuitos
Básicamente existen dos tipos de circuitos en Serie y en Paralelo, los de serie se utilizan en conexiones sencillas en donde la batería se une con una resistencia y luego vuelve a la batería. Y el paralelo es el que se encuentra comúnmente en las casas o edificios.
Existe otro tipo de circuitos el cual es el mixto en donde se une el circuito en serie y el paralelo.
6 Tipo de circuitos
EL CIRCUITO EN SERIE Es

EL CIRCUITO EN PARALELO ES:






Ejercicios
Equipo
PROBLEMA
1
1.- Una resistencia de 25 ohm  se conecta a una tensión de 250 voltios. ¿Cuál será la intensidad que circula por el circuito?
R=25 ohm                     I=V/R    I= 250/25       I= 10 A
V=250 volts
I=?


2
2. Un radio transistor tiene una resistencia de 1000   para una intensidad de 0.005A ¿A qué tensión está conectado?
R=1000 ohm                                     V=RI
I=0.005 A                                          V=1000*0.005
V= ¿?                                                   V=5 volts


3
3. Se tiene una parilla eléctrica para 120 voltios con una intensidad de 10 amperios ¿Que resistencia tendrá?
V=RI                                              R=V/I=120/10=12 Ω
R=?
V= 120V
I= 10 A

4
4. Se tiene una batería de 30 ohmios de resistencia para una intensidad de 0.5 amperios ¿Que tensión entrega la batería?
I=0.5 amperios          V=IR     V=(.5)(30)    V=  15 volts
R=30 ohms                   
V=?
      
5
5. Hallar las caídas de tensión VR1, VR2 y VR3 del siguiente circuito:              

 V=I*R= 2ª *60

R2 = 35
R1= 7
R3 = 18
V total =?
Rt=R1+R2+R3= 60
I total = 2ª     
V=120 voltios    
VR1=84O
V R2= 4200
VR3=2160       

6
6. Determinar la tensión aplicada a un circuito que tiene tres resistencias: 15, 45 y 70. Y una intensidad total de 5 amperios. Además hallar las caídas de tensión en cada resistencia.
R2=45
V total =
R1=15
R3= 70
I total = 5A
VR1=650/15=43.3
VR2=650/45=14.44
VR3=650/70=9.28
Rt=R1+R2+R3=130 Ohm
I=V/R v=R*I=130* 5A=650V

Recapitulación 5

El martes trabajamos el tema de la energía potencial en el campo eléctrico y la diferencia de potencial, para esto utilizamos una regla cargada y un chorro de agua para medir la atracción o repulsión. El jueves trabajamos con la corriente eléctrica y sus unidades, y también medimos la carga de frutas y pilas.

El viernes visitamos el Siladin y observamos distintos fenómenos de ondas.

Corriente eléctrica

Equipo / ¿Qué es la corriente eléctrica? / Unidades de corriente eléctrica / Tipos de corriente eléctrica.
6 / La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material
C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio
Lámpara incandescente

La corriente eléctrica en la materia.
Materiales: limón, guayaba, mandarina, pila, AA, AAA, D, Cuadrada, multimetro. Laminas de cobre y zinc.
Procedimiento:
-          INSERTAR  una lamina de cobre extremo de cada fruta, con el multimetro medir el voltaje producido.
-          Medir el voltaje de cada una de las pilas y anotarlo en la tabla.
-          Comparar el voltaje de las frutas y las pilas.
Equipo
mandarina
Limón
Guayaba
Pila AA
AAA
D
Cuadrada
1
.448 m/v
.522 m/v
.469 m/v
1.54 V
1.63 V
1.63V
9.8 v
2
.555 m/V
1 mV
.63 m V
1.49 V
1.63 V
1.63 V
9.9 V
3
.553m/V
24.2m/V
.60m/V
1.6V
1.5V
1.6V
9.1V
4
.565 m/V
36.2m/V
55.6 m/V
1.5 V
1.4V
1.6 V
8.4 V
5
.565 m/V
36.2m/V
55.6 m/V
1.5 V
1.4 V
1.6V
 8.4 V
6
.544 m/V
-.617m/V
-.562 m/V
1.45 V
1.62 V
1.57 V
8.16 V

Conclusiones:
Gracias al multimetro pudimos conocer la circulación de cargas que se mueven de polo negativo a positivo o la carga eléctrica de distintos materiales, las frutas poseen menos voltios que las pilas siendo de estas la pila cuadrada la que contiene mas voltaje.