PROYECTO FINALDETEORIA ELECTROMAGNETICA

TEMAS: SOLENOIDE-EFECTOS ELECTROMAGNTICOS FUERZAS DE LORENTZ

INTEGRANTES: JEAN CARLOS MATAILO ESTEFANIA MALLARINO ANGEL DIEGO ARMANDO PINOARGOTE

OSWALDO SANYER ESPINOZA CHRISTIAN TORRES SARANGO

PROFESOR: ING. NESTOR ZAMORA

GRUPO 4461 AULA B-206

SOLENOIDE (EFECTOS ELECTROMAGNTICOS)

Objetivos: Ver como el campo creado en el interior del Solenoide aumenta dependiendo del nmero de espiras y de la corriente que se le mande.

Materiales: Una fuente de CC. Unas cuantas brjulas. Limaduras de Hierro. Solenoide con una aproximacin de 30 vueltas o espiras.

Marco Terico:Un solenoide es en esencia un conjunto de espiras iguales y paralelas dispuestas a lo largo de una determinada longitud que son recorridas por la misma intensidad de corriente. Su forma es semejante a la del alambre espiral de un bloc. El espectro magntico del campo creado por un solenoide se parece ms an al de un imn recto que el debido a una sola espira. La regla que permite relacionar la polaridad magntica del solenoide como imn con el sentido convencional de la corriente que circula por l es la misma que la aplicada en el caso de una sola espira. El estudio experimental de la intensidad del campo magntico B debido a un solenoide en un punto cualquiera de su interior pone de manifiesto que una mayor proximidad entre las espiras produce un campo magntico ms intenso, lo cual se refleja en la expresin de B a travs del cociente N/ L, siendo N el nmero de espiras y L la longitud del solenoide. Dicha expresin viene dada por la ecuacin: B = ; donde representa el nmero de espiras por unidad de longitud, siendo su valor tanto mayor cuanto ms apretadas estn las espiras en el solenoide.El hecho de que B dependa del valor de, y por tanto de las caractersticas del medio, sugiere la posibilidad de introducir en el interior del solenoide una barra de material de elevado y conseguir as un campo magntico ms intenso con la misma intensidad de corriente I. Este es precisamente el fundamento del electroimn, en el cual una barra de hierro introducida en el hueco del solenoide aumenta la intensidad del campo magntico varios miles de veces con respecto al valor que tendra en ausencia de tal material. Los timbres, los telfonos, las dinamos y muchos otros dispositivos elctricos y electromecnicos utilizan electroimanes como componentes. Sus caractersticas de imanes temporales, que actan slo en presencia de corriente, ampla el nmero de sus posibles aplicaciones.Un solenoide esbelto (ms largo que ancho) se usa generalmente para crear campos magnticos intensos y uniformes dado que el campo magntico en el interior de los solenoides tiene estas caractersticas. En este sentido, el solenoide juega el mismo papel respecto al campo magntico que el condensador plano para el campo elctrico.Dado que una determinacin terica de la forma de las lneas de B producido por un solenoide es relativamente complicado, las formas de estas lneas puede deducirse experimentalmente. Los experimentos demuestran que las lneas de campo son aproximadamente lneas restas paralelas al eje del solenoide en el interior de ste cerrndose por el exterior, de modo que la intensidad del campo magntico se reduce a medida que el solenoide se hace ms esbelto. Para el caso de un solenoide infinitamente largo, que puede ser un modelo aproximado de un solenoide esbelto, el campo magntico ser nulo en el exterior. Dado que las lneas de campo son paralelas al eje del solenoide y por simetra no pueden variar a lo largo de la direccin a lo largo de la direccin paralela al eje.

Campo magntico en un solenoideProcedimiento:Identificamos los terminales del solenoide donde van a ir conectados los cables procedentes de la fuente de corriente directa.Una vez hecho lo anterior procedemos a conectar los cables de la fuente al solenoide. Cuando le suministremos corriente elctrica continua, nuestro solenoide se va a constituir en un electroimn es decir va adquirir las mismas propiedades. Con polos magnticos Norte y Sur y un campo magntico con lneas de fuerza.Segn lo que hemos estudiado vamos a encontrar que en el polo positivo ingresa una corriente la cual va circulando en forma helicoidal hasta salir por el polo negativo. Cuando se mantiene esta condicin que es la conocida Regla de la mano derecha se va a constituir el dedo pulgar el indicador del flujo magntico que se va a crear en el enrollado de alambre o en la bobina. Y ese flujo magntico va a formar frente al polo positivo el polo Norte magntico de este electroimn.Podemos demostrar la veracidad del enunciado si colocamos en los extremos del solenoide unas brjulas las cuales tienen unas agujas magnetizadas. Como no est circulando corriente vemos que las orientaciones de la agujas son de Norte a Sur.Propiedades del Solenoide al paso de corriente elctricaEn el extremo donde tenemos la polaridad elctrica positiva se ha creado o se ha inducido en el extremo del solenoide un polo magntico norte y ese polo Norte ha atrado al extremo de la brjula la cual corresponde al polo sur, si retiramos la brjula nos damos cuenta que vuelve a quedar en su posicin original y si lo colocamos de nuevo en el extremo de la bobina vemos que polo norte del solenoide atrae a polo sur de la brjula.Lo mismo ocurre en el otro extremo de la bobina solamente que todo lo contrario el polo negativo a creado un polo sur magntico y el polo norte de la brjula est siendo atrada por el polo sur del solenoide.

Pero tambin en el interior del solenoide se crea un campo magntico si aadimos una brjula en el interior del solenoide nos damos cuenta que queda paralelo a la longitud del solenoide, o sea el polo norte de la brjula queda sealando en direccin del campo magntico.Nota: Al introducir la brjula dentro del solenoide asegrese de cortar el suministro de corriente elctrica, para evitar cualquier peligro.

El campo magntico generado por el solenoide sale de los lmites donde se encuentran sus conductores y es por eso que colocaremos brjulas alrededor del solenoide para apreciar que a considerables distancias va haber accin de un campo magntico.Si dejamos pasar la corriente vemos como las agujas de las brjulas sean perturbado quedando cada una en diferente direccin.

Observacin del campo magntico y lneas de fuerza por medio de limaduras de hierroPara esto conectamos los terminales del polo positivo y el negativo, para apreciar bien las lneas de fuerza le ponemos a la fuente en unos 12 Vdc.Y esparcimos las limaduras de hierro alrededor de todo el solenoide, sacudimos un poco nuestra plataforma y veremos cmo se van formando las lneas de fuerzas generadas por el campo magntico alrededor de ella.

Conclusin:Podemos concluir con que un solenoide est definido como una bobina de forma cilndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente elctrica, se genere un intenso campo magntico. Cuando este campo magntico aparece comienza a operar como un imn.

Bibliografa: http://www.youtube.com/watch?v=i219jc0miOA http://www.slideshare.net/guest1fbe861/laboratorio-solenoide

FUERZASDE LORENTZ

Objetivos: En primer lugar, verificar la existencia de la fuerza magntica (fuerza de Lorentz) que acta sobre una corriente elctrica que fluye sometida a la accin de un campo magntico (ambos estticos). En segundo lugar, analizar el comportamiento de una varilla de cobre sometida a un campo magntico.

Materiales: Una batera de 6 voltios. Un interruptor. Imanes de Neodimio. Una lmina metlica de Tol negro. 3 varillas de cobre Dos de 25cm de longitud. Y una de 15cm de longitud. 3 Planchas de madera Dos de 15x13 cm. Y una de 15x23cm.

Marco Terico:Cuando una carga elctrica en movimiento, se desplaza en una zona donde existe un campo magntico, adems de los efectos regidos por la ley de Coulomb, se ve sometida a la accin de una fuerza.Supongamos que una carga Q, que se desplaza a una velocidad v, en el interior de un campo magntico B. Este campo genera que aparezca una fuerza F, que acta sobre la carga Q, de manera que podemos evaluar dicha fuerza por la expresin:

Como la fuerza es el resultado de un producto vectorial, ser perpendicular a los factores, es decir, a la velocidad y al campo magntico. Al ser perpendicular a la velocidad de la carga, tambin lo es a su trayectoria, por lo cual dicha fuerza no realiza trabajo sobre la carga, lo que supone que no hay cambio de energa cintica, o lo que es lo mismo, no cambia el mdulo de la velocidad. La nica accin que se origina, cuando la partcula entra en el campo magntico, es una variacin de la direccin de la velocidad, mantenindose constante el mdulo.

Fuerza centrpeta de LorentzEste cambio de direccin es debido a que la fuerza que aparece va a actuar como fuerza centrpeta, originando un movimiento de rotacin de la partcula en el interior del campo magntico. En el grfico que vemos al lado, observamos la fuerza producida, que es la que originar ese cambio de direccin. B representa al campo, cuyo sentido es hacia el interior de la pgina. F es la fuerza, que, como vemos, tiene direccin radial, es decir, acta como fuerza central y, v es la velocidad de la carga.Existe una regla muy sencilla para obtener la direccin, obvia por ser el resultado de un producto vectorial, y el sentido de la fuerza que acta sobre la carga. Se conoce con el nombre de la "Regla de la mano izquierda". Tal y como vemos en la figura, si colocamos los dedos de la mano izquierda pulgar, ndice y medio, abiertos y perpendiculares entre s, cada uno de ellos seala uno de los vectores:

Regla de la Mano derecha

Montaje:Tomamos el polo positivo de la batera y la conectamos a una de las varillas de cobre; as mismo con el polo negativo solamente que este va conectado primero al interruptor y de all a una de las otras varillas, como se ve en la figura 1.

Figura 1

Al cerrar el circuito llegara la corriente elctrica a travs de las varillas y cerraremos el circuito colocando un tubo de cobre sobre ellos como se muestra en la figura 2.

Figura 2

Adems pondremos la lmina con su respectiva polaridad magntica, o sea el campo magntico. Y tendramos los dos elementos: el campo magntico producido por los imanes que estn adheridos en la lmina y las cargas elctricas que circulan a travs de los cables conductores, como se ve en la figura 3.

Figura 3

Funcionamiento:Como dijimos anteriormente al ingresar una corriente por el polo positivo crea un campo magntico, ya que el circuito est cerrado producto del tubo de cobre. Y ese campo magntico va a crear una polaridad igual a la de la plataforma, y eso va a producir que all un rechazo de polaridad.Entonces si dejamos circular la corriente elctrica, vemos que el tubo de cobre sale despedido por una fuerza de repulsin.Pero si invertimos la polaridad nos damos cuenta que sucede otro comportamiento, vemos que al dejar circular corriente elctrica en el sentido contrario vemos tambin como se crea un campo magntico distinto a la demostracin anterior, la polaridad que es producida al dejar pasar la corriente es opuesta al de la plataforma, o sea que el tubo de cobre es atrado por una fuerza de atraccin.Conclusin:Las cargas elctricas que circulan sobre las varillas de cobre nos ayuda a comprender mejor el comportamiento de ellas dentro de un campo magntico y los efectos que este tiene sobre la ella.

Bibliografa: http://www.youtube.com/watch?v=DKY-jw2-gao http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/Lorentz.htm