Actividad 9

Campo Magnético

         El campo magnético es una región de espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor, que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza.

         La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

Interpretación: El campo magnético es aquel cuando una carga tiene una velocidad en la proximidad de un imán o de un alambre por el que circula una corriente, en donde existe una fuerza adicional sobre ella que depende del valor y de la dirección de la velocidad.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

Líneas de fuerza

         Una línea de fuerza o línea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo, es la curva cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia física.

Interpretación: Una línea de fuerza es aquella que no tiene origen ni punto final, existen en lazos cerrados. Las líneas de flujo magnético van del polo norte al sur por la parte externa, retornando del sur al norte por la parte interna de un imán o de una bobina.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_fuerza

Análisis del experimento

Demostración 1

         Se puede observar en el experimento que al acercar un imán a una brújula, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza. Es decir, según vamos moviendo el imán observamos que la aguja de la brújula se van moviendo del polo norte al sur por la parte externa, retornando del sur al norte por la parte interna del imán, En los laterales del imán la aguja se coloca paralela al eje de la misma, y en los extremos del imán la aguja se orienta hacia el eje de la misma, de forma que cuando está en sus extremos el imán y la aguja se confunden. Este fenómeno se denomina magnetismo debido a que es el conjunto de propiedades que poseen los imanes y las brújulas, cuya aguja se orienta permanentemente en dirección norte.

Demostración 2

       En el experimento se pudo denotar que al mover una pila conectada a una bobina por donde fluyen electrones cerca de una brújula, destacando que al aumentar el voltaje, el flujo de corriente es mayor y por el contrario al disminuir el voltaje, el flujo de corriente es menor, esto produce un campo magnético en donde el mismo va hacer mayor o menor dependiendo al voltaje que se le suministre a la pila; asimismo las líneas de fuerza del campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva, mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil. Esto se debe debido a que cuando la corriente eléctrica crea un campo magnético, en forma inversa, el campo magnético puede producir una corriente inducida, en donde las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas. Este fenómeno a su vez se denomina magnetismo, el cual esta muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica esta rodeada de un campo eléctrico, y si se esta moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula. Cabe destacar que el campo eléctrico es una consecuencia relativista del campo magnético, debido a que el movimiento de la carga produce un campo magnético.

Nota: “LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO ES MAYOR CERCA DE LOS POLOS”. Por otra parte, en los espectros magnéticos se observa que las limaduras están mas apretadas cerca de los polos por lo que “EL CAMPO MAGNÉTICO TIENE MAYOR INTENSIDAD DONDE HAY MAYOR DENSIDAD”.

Actividad 8

LEY DE FARADAY

         La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y 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. Si se produce un cambio tanto en el campo magnético como el area que atraviesa, se inducirá un fuerza electromotriz, en donde varía el campo magnético.

        Interpretación: La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday

Análisis del Experimento

       En el experimento se pudo denotar que al acercar y alejar el imán en reposo dentro del solenoide (bobina), el voltímetro señala una lectura positiva o negativa debido a que existe corriente eléctrica y a su vez una fuerza electromotriz, en donde al acercar el imán a la bobina, el bombillo que se encuentra conectado en le circuito enciende con mayor intensidad, pero cuando el imán se encuentra como tal dentro de la bobina, el bombillo va disminuyendo su intensidad hasta que no se enciende; esto se debe debido a que cuando se establece la corriente en un circuito eléctrico siempre y cuando exista un movimiento del imán en la bobina, el voltaje en el circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que atraviesa la superficie. 

Actividad 7

Capacitor: Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

         En su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q^-) y la otra positivamente (Q⁺) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q.

         Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico, pero si queremos que pase la alterna.

         Además son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en Iluminación, Refrigeración, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna.

Link: http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/apuntes/capacitores/capacitores.htm

La capacidad o capacitancia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el capacitor. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en éste.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica

La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.^[]

         También es denominada como voltaje cuando se expresa en voltios (V), que es la unidad del Sistema Internacional de Unidades para esta magnitud y para el potencial eléctrico.

         La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

Análisis de la simulación del capacitor en el laboratorio de colorado:

         Al variar el tamaño de las placas se puede denotar que la capacitancia aumenta, mientras que la diferencia de potencial al ser medida en un área menor su voltaje es mayor y al ser medida un área mayor su voltaje es menor; por otro lado la carga permanece constante. Esto sucede debido a que un capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, y a su vez es un componente pasivo. El capacitor o condensador está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), o por el vacío, que sometidas a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

         La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia.

         Cabe destacar que la distancia entre las placas al ser mayor la capacitancia aumenta mientras que la diferencia de potencial disminuye.

         Por otra parte al colocar el dieléctrico de cualquier material entre las placas se denota que la capacitancia aumenta mientras que la diferencia de potencial disminuye y la carga eléctrica permanece constante. Esto ocurre debido a que el capacitor almacena carga eléctrica, debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior, cuando aumenta la diferencia de potencial en sus terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye. El capacitor a su vez posee superficies conductoras separadas por un material dieléctrico, el cual se utiliza para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante.

         Es importante señalar que al disminuir el valor de la constante dieléctrica, la capacitancia disminuye y la diferencia de potencial aumenta.

Actividad 6

Amperímetro: es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico, es decir, es un instrumento que sirve para medir o detectar pequeñas cantidades de corriente disponiendo de una gama de resistencia con varios rangos o intervalos de medición.

Función de un amperímetro: El amperímetro es un instrumento versátil utilizado para efectuar la medida de la  intensidad de corriente por lo que este deberá colocarse en serie para que sea atravesado por dicha corriente y a su vez deberá poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable. Siendo este un aparato que ofrece un máximo de seguridad al usuario, además podrá determinar múltiples magnitudes.

Conexión de un amperímetro a un circuito:

         En la figura mostramos la conexión de un amperímetro(a) a un circuito por el que circula una corriente de intensidad (i) ,así como la conexión del resistor(rs).el valor rs se calcula en función del poder multiplicador (n) que queremos obtener y de  la resistencia interna del amperímetro (ra).

Amperímetro Digital

Amperimetro Análogo

Link: www.es.wikipedia.org/wiki/amperímetro

Voltímetro: está constituido por un galvanómetro cuya escala esta graduada en voltios sirviendo así para medir la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Función de un voltímetro: la función del voltímetro es presentado por unas características de aislamiento bastante elevadas para efectuar la medida de la diferencia de potencial, en donde el voltímetro ha de colocarse en paralelo sobre los puntos en los cuales efectuaremos la medida, para ello el voltímetro deberá poseer una resistencia interna lo más alta posible con el fin de que no produzca un consumó apreciable mostrando así una medida errónea de la tensión.

Conexión de un voltímetro a un circuito:

         En la figura se observa la conexión de un voltímetro (v) entre los puntos de a y b de un circuito entre los cuales queremos medir su diferencial de potencial.

                                     

                                     Voltímetro digital

Voltímetro Análogo

Link: www. es.wikipedia.org/wiki/voltímetro

Óhmetros: es un instrumento constituido por una pila interna que hace circular una corriente a través de la resistencia a medir, lo que permite medir resistencias de la corriente y una resistencia adicional de ajuste.

Función de un óhmetro: con este instrumento lograremos determinar las resistencias  que vamos a medir, ya que cuando los terminales de medida se ponen en cortocircuito circulará la máxima corriente por el galvanómetro.

Conexión de un óhmetro a un circuito:

Óhmetro Digital

Óhmetro Análogo

Actividad 5

Elementos pasivos y  activos de un circuito eléctrico

         Los elementos pasivos y activos son los elementos que compone un circuito eléctrico, este posee también elementos conductores y no conductores de electricidad, en donde los conductores son  los materiales que ofrecen poca resistencia al flujo de electricidad y los no conductores son aquellos materiales de conductividad prácticamente nula o muy baja.

Es importante señalar que:

         Los elementos pasivos: son aquellos que al circular corriente producen una diferencia de potencial entre sus bordes y disipan potencia en forma de calor ósea que consumen energía, es decir, la tensión y la corriente tienen distinto signo. Por ejemplo: Una fuente cargándose.

         De esta manera las fuentes de corriente  continua: son aquellas que de acuerdo a su comportamiento frente a diferentes cargas, podremos diferenciar dos tipos: los generadores de  tensión y de corriente.

Ejemplo: baterías, pilas, generadores rectificadores, etc.

Esquema:

         Las fuentes ideales de tensión: se definen como aquellas que mantienen sobre sus bordes una tensión V en forma totalmente independiente a la que se conecte a ellas, su ecuación es:

I=V(CONSTANTE)/R .

Esquema:

         Las fuentes ideales de corriente: definidas  por ser aquellas que entregan una corriente constante I, independiente de lo que se conecte a sus bordes, su ecuación es:

V=I (constante).R

Esquema:

      Los Elementos Activos: Son aquellos dispositivos capaces de generar una tensión o corriente en una forma más general a lo que es un campo eléctrico, y así suministrar una potencia a una carga dada, es decir estas entregan la energía y la tensión y la corriente tienen igual signo.

Esquema:

         En un elemento activo el sentido de la corriente y de la tensión son iguales.

.

V_i = i₁.R₁ + i₂.R₂ + i₃.R₃ = V_f

LINK: www.fisicanet.com.ar/.../ap01_circuito_electrico.php

         Cabe destacar que en la actualidad existe un número elevado de componentes activos, siendo usual, que un sistema electrónico se diseñe a partir de uno o varios componentes activos cuyas características lo condicionará. Esto no sucede con los componentes pasivos. En la siguiente tabla se muestran los principales componentes activos junto a su función más común dentro de un circuito.

Componente	Función más común
Amplificador operacional	Amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
Biestable	Control de sistemas secuenciales.
PLD	Control de sistemas digitales.
Diac	Control de potencia.
Diodo	Rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener	Regulación de tensiones.
FPGA	Control de sistemas digitales.
Memoria	Almacenamiento digital de datos.
Microprocesador	Control de sistemas digitales.
Microcontrolador	Control de sistemas digitales.
Pila	Generación de energía eléctrica.
Tiristor	Control de potencia.
Puerta lógica	Control de sistemas combinacionales.
Transistor	Amplificación, conmutación.
Triac	Control de potencia.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3B3nico#Componentes_activos

Actividad 4

Superficie equipotencial

         Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

         El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masa puntual: las superficies equipotenciales son esferas concéntricas alrededor de dicho punto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, será pues, por definición, cero.

         Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano se llama líneas equipotenciales.

Link: http://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_equipotencial

Interpretación: Es el lugar geométrico de los puntos del espacio en los que el potencial tiene un mismo valor, es decir, la familia de superficies. Cabe destacar que son perpendiculares a las líneas de fuerza del campo eléctrico en todo punto.

Aplicación de una superficie equipotencial

         Una de las aplicaciones más importantes es la del mantenimiento en caliente o en energizado de líneas de transmisión, y consiste en poner a una persona al mismo potencial que el de una línea de transmisión (138000, 230000 y hasta 500000 voltios) generalmente lo hacen con helicópteros, este al no estar en contacto con la tierra (potencial 0), se puede poner al mismo potencial de la línea en una de sus fases y realizar cualquier mantenimiento, siempre y cuando no se acerque ni tope una de las otras dos fases de esta línea.

Link:http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090920122805AAOqgRs

Link del video:

http://www.youtube.com/watch?v=Uvfa7sN_SCY&feature=related

Análisis:

         En el presente video se puede observar que las líneas de fuerza son aquellas líneas en las que el campo eléctrico es tangente a ellas en todos sus puntos, es decir, las líneas del campo eléctrico creado por una carga puntual serán rectas que pasen por dicha carga. Asimismo las líneas de fuerza del campo eléctrico creado por un dipolo, que es un conjunto formado por dos cargas puntuales e iguales aunque de distinto signo, en donde las líneas de fuerza salen de la carga positiva y entran en la carga negativa.

         Por otra parte las superficies equipotenciales son el lugar geométrico de los puntos del campo en que el potencial es constante, en donde las líneas de fuerza del campo eléctrico son siempre perpendiculares a las superficies equipotenciales.