Universidad de Cuenca FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

Física, Electricidad y Magnetismo

Jorge L. Merchán Lima

jorgelumerchan@hotmail.com

Julio 28, 2013

Proyecto Práctico

Tema del proyecto:

Generación de energía eléctrica mediante un generador mecánico, por Inducción magnética.

Objetivo:

Encender una luz LED mediante métodos alternativos y creativos.

Generar corriente eléctrica utilizando un generador mecánico, por inducción magnética.

Marco teórico:

Fuerza electromotriz FEM: Es la energía que proviene de cualquier fuente que suministre corriente

eléctrica, para lo cual se necesita que exista una diferencia de potencial entre dos puntos (uno

negativo y otro positivo) de dicha fuente que se capaz de bombear las cargas eléctricas a través de

un circuito cerrado.

Dirección de la fem inducida.

El flujo magnético se hace: a) más positivo b) menos positivo.

Inducción magnética: Es la relación entre campos magnéticos y conductores eléctricos en

movimiento, para que exista inducción el flujo magnético debe ser cambiante.

Ley de Faraday.

Ley de Faraday de la inducción:

La fem(fuerza electromotriz) inducida en una espira cerrada, es igual al negativo de la tasa de

cambio del flujo magnético a través de la espira con respecto al tiempo.

Detalles constructivos:

Antes de realizar el procedimiento detallaremos los materiales necesarios para fabricar la maqueta.

Materiales para hacer el generador mecánico:

Cable de red, Cinta adhesiva, Tuercas, 3 CDs, Estilete, Engranajes, LEDs, Motor eléctrico de

corriente continua, Cautín, suelda, 8mts de hilo, clavo de 0,025kg, tubos de chupete, tornillos para

las tuercas, metal (bases y soportes).

Materiales para fabricar la maqueta:

Cartón (30cm x 17cm), goma, silicón, y un poco de creatividad para la decoración.

Procedimiento para fabricar el generador mecánico:

1.- Perforamos la base metálica conde se colocara el motor eléctrico y los engranajes respectivos.

2.- Colocamos el motor eléctrico y los engranajes sobre las perforaciones en la base metálica.

3.- Cortamos uno de los CDs en forma circular.

4.- Realizamos 3 agujeros, donde irán los tornillos que salen de los engranajes, sobre los cortes

circulares del paso anterior.

5.- Pegamos los dos CDs restantes siguiendo el orden: primero en un CD, luego los cortes circulares

del tal modo que estén centrados, luego el otro CD.

6.- Los CDs tienen un radio de 6cm realizamos 21 agujeros para colocar los palitos de chupete a un

radio de 5cm.

7.- Colocamos en los 21 agujeros los palitos de chupete.

8.- Aseguramos 3 tornillos sobre los engranajes en el que ira nuestros CDS

9.- Colocamos los CDs sobre los tornillos que salen de los engranajes, y los aseguramos con las

tuercas.

10.- Amaramos una punta del hilo, sobre algún agujero, luego enrollamos los 8mts de hilo alrededor

de los CDs, el final del hilo lo amaramos al clavo.

11.- Soldamos el cable de red a los extremos del motor eléctrico.

12.- Soldamos un LED a las puntas del cable soldado al motor, revisando respectivamente la

polaridad.

13.- Subimos a una altura de 9mts, dejamos caer el clavo con el hilo enrollado en los CDs, y Listo el

LED se encenderá conforme caiga el clavo (tiempo calculado 25s).

Procedimiento para fabricar la maqueta:

1.- Realizamos un agujero a un extremo de la caja, donde colocaremos la base metálica,

2.- Colocamos cables conforme la cantidad de casitas y postes de luz que vayamos a poner.

3.- Soldamos todos los cables a los LEDs haciendo una conexión en paralelo, para no perder

corriente.

4.- Soldamos todos los cables a uno solo, para conectarlo al motor eléctrico.

5.- Realizamos el paso 13 del procedimiento anterior, y tenemos una maqueta de una mini ciudad

iluminada por nuestro motor eléctrico que funciona con caída libre.

Observaciones:

El motor gira a 31,42(m/s) con un peso de 0.025kg, con estos datos

Podemos calcular la fem inducida con la siguiente formula:

E= -B * l * v, donde:

E = fem inducida en voltios

B = inducción magnética en Tesla

L = longitud del conductor (en metros)

V = velocidad de desplazamiento (en metros / segundo)

En consecuencia tenemos la siguiente fem inducida:

E= (0.002)(31.41)(36) = -2.26v

La cantidad de fem inducida, generada por la velocidad de giro dada por el peso del clavo, enciende

los LEDS de nuestra maqueta, de acuerdo a la ecuación si aumentamos la velocidad de giro este

aumentara la fem inducida, también he aprendido a calcular la fem sabiendo que el flujo magnético

es el número total de líneas de inducción que atraviesa nuestra superficie, de la cual se a deducido

la formula.

La cual es otra manera de calcular la fem inducida de la que se menciona en el marco teórico.

Ahora con este voltaje se encienden las luces, como sabemos tenemos 8mts de hilo que con el peso

del clavo en caída libre dura un tiempo de 25 segundos.

Conclusiones:

Se ha logrado encender las luces LEDs por 25 segundos, dándonos una experiencia nueva de

generar corriente con nuestro generador mecánico utilizando el motor eléctrico, en la cual se aplica

la ley de Faraday (inducción magnética), para generar una fem inducida, que nos da la corriente

suficiente para encender nuestros LEDS de la maqueta. Como podemos observar fabricar esta

maqueta es muy sencilla donde se aplican conceptos de física como la caída libre causada por la

gravedad e inducción magnética.

Referencias:

Física universitaria – Sears Zemasnki – 12ava Edición – vol. 2 – capitulo 29

Apuntes tomados en clase de física, Electricidad y Magnetismo.

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_induc_magnetica/ke_induc_magnetica.htm