práctica complementaria 1

7/23/2019 Prctica complementaria 1

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Manua l de Prcticas ZEMA

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Materia: Mquinas Elctricas I

Clave: L ME 537

Materias que fortalece:

Circuitos Elctricos 1, Circuitos Elctricos 2, Mquinas Elctricas 2,

Sistema Elctricos de Potencia, Controles Elctricos.

IDENTIFICACIN DE LA PRCTICA

Tipo

Nombre

X

Induccin Electromagntica

Ley de Faraday - Ley de Lenz

Lab. Cln. Tall. Obs. Apl.

Interna Externa

Prctica No.: 1

Tiempo estimado: 1:20 min.

OBJETIVO S)

Observar y comprobar los fenmenos electromagnticos que hacen posible el funcionamiento de losgeneradores, los motores y los transformadores, que son el objeto de estudio de la asignatura de mquinaselctricas 1.

A partir de la observacin de estos fenmenos explicar las relaciones existentes entre las leyes que derivaron

de la experimentacin de estos en lo que hoy conocemos como Ley de Faraday-Henry y Ley de Lenz.

Estudiar las relaciones existentes entre la circulacin de corriente a travs de un conductor, el movimiento deun campo magntico a travs de varios conductores y el movimiento de varios conductores a travs de uncampo magntico. As cmo describir y analizar que otros fenmenos electromagnticos se producen a partirde los tres postulados anteriores.

TEMAS Y SUBTEMAS QUE FORTALECE

Fortalece los temas relacionados con los postulados de la teora de induccin electromagntica establecidos porsus descubridores M. Faraday (ingles), J. Henry (norteamericano) y H. Lenz (ruso) entre los aos de 1830 - 1840.Sus descubrimientos casi simultneos en el caso de Faraday y Henry, es una confirmacin de que los avances dela ciencia son tanto productos de la poca, como del genio individual de estos cientficos. Adems a travs de laexperimentacin de estas leyes, los estudiantes podrn comprender mejor el funcionamiento de los motores,

generadores y transformadores, los cuales se vuelven objeto de estudio de las mquinas elctricas, los sistemaselctricos de potencia, elementos de control, etc.,

MATERIAL Y/O EQUIPO A UTILIZAR:

Set bsico de arrollamientos SF-8616 o SF-8617 PASCO SCIENTIFIC. Brjula magntica. Ampermetro y Galvanmetro. Barra de Imn de dos polos (N-S), imanes de distintos tamaos. Cables de conexin (caiman-caiman, caimn-banana, banana-banana). Conductor de cobre desnudo (Cal. 10 AWG) Fuente variable de corriente directa.

PUNTOS DE CON TROL:

Respetar las reglas de seguridad y trabajo del Laboratorio de Electricidad. Hacer uso de ropa de trabajo para la realizacin de las prcticas; es obligatorio el uso de bata blanca. Componentes y elementos manipulables tenerlos limpios al final de su utilizacin.Verificar que el material entregado para el desarrollo de la prctica, se encuentre en condiciones adecuadas;

de lo contrario hacer reporte inmediato de las condiciones en las que se entreg al jefe del laboratorio. Si el alumno daa, modifica, altera, sustrae equipo, material o herramienta disponible en el laboratorio y no lo

reporta, ser acreedor a una sancin valorada por las autoridades correspondientes. NO provoque situaciones que ponga en peligro la seguridad de las personas que se encuentran en ese

momento realizando las actividades de la presente gua de prctica.


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Norte

Sur


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EXPERIENCIA DE OERSTED:

El experimento de Oersted puso por primera vez de manifiesto que exista una conexin entre losfenmenos elctricos y magnticos. La publicacin de este trabajo caus inmediatamente sensacin,dando lugar a muchas interrogantes y estimulando un gran nmero de investigaciones. A partir de estaexperiencia pudo revelarse la verdadera naturaleza del magnetismo, cuyo origen debe situarse en el

movimiento de cargas elctricas. Tomando como punto de partida el experimento de Oersted, a fines de1820 se conocan las primeras leyes cuantitativas de la electrodinmica y hacia 1826 Ampere ultimabauna teora que permaneci durante casi 50 aos, hasta la formulacin de la teora electromagntica porMaxwell

Para llevar a cabo el experimento vamos disponer de una aguja imantada que puede girar en torno a uneje que pasa por su centro. Inicialmente, sobre la aguja slo acta el campo magntico terrestre deforma que sta se orienta en la direccin Norte-Sur.

Con la aguja en equilibrio, colocamos un tramo de conductor recto paralelo a la aguja. Un ampermetroconectado en serie con el conductor nos indicar cuando circula corriente por el mismo. En estasituacin, si hacemos circular una corriente elevada por el conductor, del orden de 6 amperios,observamos que la aguja se desva de su posicin de equilibrio.

Qu est sucediendo? Describe el fenmeno en el siguiente espacio: Corriente

Ahora invierte la direccin de la corriente que circula por el conductor: Corriente

Qu est sucediendo? Describe el fenmeno en el siguiente espacio:

La descripcin del fenmeno fsico que hiciste tiene relacin con la explicacin siguiente:

La desviacin de la aguja de su posicin de equilibrio oscila en torno a las direcciones paralela yperpendicular al conductor. Al eliminar la corriente, la aguja vuelve a oscilar en torno a la direccinparalela al conductor (Norte-Sur) hasta que se detiene. Seguidamente se invierte el sentido de lacorriente, observndose que ahora la aguja se desva en sentido contrario. R._____. Por qu?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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Ests de acuerdo con el siguiente anlisis:

Para el fenmeno observado podemos concluir que cuando circula corriente por el conductor sobre laaguja magntica actan dos fuerzas, la fuerza debida al campo magntico terrestre y la fuerza originadapor el campo magntico que el conductor crea en su entorno. R. _____. Por qu?______________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ahora repite nuevamente el montaje y trata de contrarrestar el campo magntico terrestre en la zonadonde se encuentra situada la aguja magntica, quedando en equilibro en direccin perpendicular alconductor indicando la direccin Este-Oeste.

Has pasar nuevamente corriente por el conductor: Corriente


Ahora invierte la direccin de la corriente que circula por el conductor: Corriente


ste

Oeste

Imn


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Fuerza

electromotriz

inducida


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6

Fuerza

electromotriz

inducida


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Realice nuevamente el experimento anterior, pero ahora introduciendo rpidamente la bobina hacia labarra magntica. Escribe tus observaciones y justifica tu respuesta:

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Repite los dos procedimientos anteriores, pero ahora en vez de dirigir la bobina hacia el imn, colcalaen el centro de la barra magntica y desplzala, primero lento y despus rpidamente. Qu diferenciasobservas al compararlo con los resultados anteriores? Justifica tu respuesta.

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Realice los tres procedimientos anteriores, pero ahora con el campo magntico invertido, es decir, conel polo sur del imn hacia arriba. Qu diferencias observaste al compararlo con los resultados de lostres procedimientos anteriores?

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Existe corriente inducida si la bobina se deja en reposo con respecto al imn? Argumenta tu respuesta.

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Compara tus respuestas con el siguiente anlisis:

Cuando la corriente va en un determinado sentido, la aguja del ampermetro se desplaza, por ejemplo,hacia la izquierda del cero, mientras que, si la corriente cambia de sentido, la aguja se desplaza hacia laderecha. Para generar una fuerza electromotriz inducida, y por tanto, una corriente inducida, se aleja ose acerca el imn introducindolo y sacndolo de la bobina. Al acercar el imn, la aguja del ampermetro

se desplaza hacia la izquierda, mientras que al alejarlo lo hace hacia la derecha. Sin embargo, no existecorriente inducida si el imn est en reposo respecto de la bobina. Puede verse en este caso, que laaguja del ampermetro no se mueve. Si se cambia la orientacin del imn, y por tanto, la de su campomagntico, se produce el mismo fenmeno, pero ahora, el sentido de la corriente inducida es distintoque en el caso anterior. Tambin se observa cmo si el imn se acerca, o se aleja, ms rpidamente, lacorriente inducida es mayor. Se puede tambin generar una corriente en la bobina, manteniendo el imnen reposo y moviendo nicamente la bobina respecto al imn, alejndola o acercndola. Al igual que enlos casos anteriores, cuando no hay movimiento relativo entre la bobina y el imn, no existe corrienteinducida, y por lo tanto, la aguja del ampermetro no se mueve. El principio que explica la existencia decorrientes inducidas en la bobina cuando el flujo electromagntico est variando se denomina ley de

Faraday-Henry. Dicha ley establece que la fuerza electromotriz, , depende de la rapidez con la que vare

el flujo magntico,B.

Tus respuestas y observaciones tienen algunas o en su mayora coincidencias con el anlisis anterior?

R.______. Por qu?

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EXPERIENCIA DE LENZ:

Aunque la ley de Faraday-Henry, a travs de su signo negativo, establece una diferencia entre lascorrientes inducidas por un aumento del flujo magntico y las que resultan de una disminucin de dichamagnitud, no explica este fenmeno:

Una forma de escribir la ley de Lenz en trminos de la contribucin de la corriente inducida al campomagntico total es la siguiente: el sentido de la corriente inducida es tal que su contribucin al campo

magntico total se opone a la variacin del flujo de campo magntico que produce la corriente inducida.

El campo magntico inducido en el interior de cualquier arrollamiento de cable, siempre acta paramantener constante el flujo magntico del arrollamiento. En el ejemplo de arriba, si el campo aumenta,el campo in inducido acta en oposicin. Si est disminuyendo, el campo magntico acta en ladireccin del campo aplicado, para tratar de mantenerlo constante.

Dicha ley solo se expresa en palabras, y proporciona una manera de determinar la direccin de lacorriente en un circuito cuando hay un cambio de carcter magntico. Esta es su aportacin, unainterpretacin fsica de la ley de Faraday. Esto justifica la aparicin del signo negativo en la ecuacin deFaraday, por eso dicha ecuacin se le llama Ley de Faraday-Lenz.

Explica la diferencia entre campo magntico y flujo de campo magnticoB?

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Cul es la diferencia entre la ley de Faraday y la Ley de Lenz?

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La Ley de Lenz justifica el principio de funcionamiento del transformador de potencia? R.____. Porqu?

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La ley de Faraday justifica el principio de funcionamiento de los generadores? R.____. Por qu?

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práctica complementaria 1

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