reporte lab iii autoinducción e inducción mutua

Cálculo y Física III | Reporte de Laboratorio III | Autoinducción e Inducción Mutua

Rodríguez Medina, Víctor Hugo | Orozco Contreras, David Humberto | Osorio Sevilla, Roberto José |

Mendoza López, Marco Antonio | Página 1

Resumen

Los fenómenos electromagnéticos son una combinación entre los eléctricos y los

magnéticos, el estudio de los mismo son de alta complejidad, sin embargo para

poder brindar una mayor posibilidad a los estudiantes de obtener un aprendizaje

significativos se presenta este informe de practica de laboratorio el cual detalla los

ejercicios realizados y estudiados mediante un appled que incluían la Autoinducción

e Inducción mutua, y estas a su vez contenían los temas de la Autoinducción en

circuitos R-L, Oscilación eléctrica en Circuitos R-C y Circuitos LCR en serie

Resonancia, donde se insertaron valores específicos para cada una de las

aplicaciones propuestas mediante el sitio interactivo “Física con Ordenador”.

1. Introducción

En el presente informe se detalla el estudio que se realizó del electromagnetismo y

sus aplicaciones mediante un entorno interactivo de aprendizaje que facilito

conocer las definiciones de los términos involucrados en la practicas, para de esa

manera construir un marco teórico que es la referencia para el análisis de los

resultados obtenidos en la aplled.

Asimismo se presentan los resultados de las practica realizadas, mejorando de esta

manera la asimilación de los temas, ya que tan solo con teoría no se obtiene un

aprendizaje significativos, por tal motivo se realizaron estos ejercicios prácticos cuyo

objetivo principal es de cultivar un saber en los y las estuantes del curso de cálculo

y física III. A continuación se deja ante usted el presente informe de practica de

laboratorio, esperando que sea de tu total comprensión y aprovecho.

Autoinducción e Inducción mutua




2. Objetivos

Estudiar con un programa virtual interactivo el electromagnetismo y sus

aplicaciones.

Conocer definiciones sobre temas relacionados al electromagnetismo

Presentar resolución de ejercicios prácticos en relación al tema.

3. Marco Teórico

3.1. Electromagnetismo

El electromagnetismo es el estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos

causados por cargas eléctricas en reposo o en movimiento. (Cheng, 1997)

Sus fundamentos fueron dados a conocer por primera vez por Michael Faraday y

formulados por primera vez de forma completa por James Clerk Maxwell. La

formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan

el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales

(corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas

como ecuaciones de Maxwell. (Ecured, 2014)




Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan

energía a través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda

electromagnética depende de su frecuencia (longitud de onda): entre mayor su

frecuencia mayor es la energía.

3.2. Autoinducción

Autoinducción es un fenómeno electromagnético que se presentan en determinados

sistemas físicos como por ejemplo circuitos eléctricos con una corriente eléctrica

variable en el tiempo. En este tipo de sistemas la variación de la intensidad de la

corriente produce un flujo magnético variable, lo cual a su vez genera una fuerza

electromotriz (voltaje inducido) que afecta a su vez a la corriente eléctrica que se

opone al flujo de la corriente inicial inductora, es decir, tiene sentido contrario. En

resumen, la autoinducción es una influencia que ejerce un sistema físico sobre sí

mismo a través de campos electromagnéticos variables. (Cruz , 2013)

3.3. Inductancia Mutua

Si por una bobina fluye una corriente que varía en el tiempo, se produce un flujo

magnético y por ende un voltaje en esta. Si acercamos otra bobina observamos que

las líneas de flujo inciden de manera que recíprocamente en esta se induce un

voltaje y si existe trayectoria posible, también existirá una corriente. El voltaje que

se induce en la segunda bobina es proporcional al cambio de la corriente de la

primera bobina. (Universidad Nacional de Colombia, 2014)




Si se relaciona el voltaje inducido en la segunda bobina con la corriente circulante

de la primera bobina, se establece un coeficiente de inductancia mutua llamado M,

este coeficiente relaciona el voltaje inducido a un lado del circuito con la corriente:

3.4. Osciladores LC

Los osciladores LC se basan en la utilización de un circuito resonante. La

frecuencia de oscilación viene dada por:

Todos los osciladores involucran uno o más elementos almacenadores de energía.

En forma general se pueden clasificar según el tipo de almacenadores. Tenemos,

así, los osciladores LC, que utilizan capacitores e inductores, y los osciladores RC,

que utilizan capacitores y resistores. En esta sección trataremos los LC. (Miyara,

2004)

4. Marco Metodológico

Para el procesamiento de los datos a fin de obtener los resultados de las

aplicaciones web se utilizó la navegación en internet por medio de Google Chrome,

asimismo el complemento Java a fin de lograr la ejecución eficaz de las aplicaciones

Autoinducción e Inducción mutua en el sitio web, Física con Ordenador. Para la

elaboración del documento se utilizó el procesador de texto Microsoft Word en su

versión 2013. El proceso para la realización de la práctica, primeramente se

introdujeron los datos tal cual lo planteaba el ejercicio, posteriormente se consultó

la bibliografía a modo de analizar dichos gráficos.




5. Resultados

5.1. Actividad I

Se Introdujo una señal cuadrada en el circuito RL, se observó el establecimiento y

caída de una corriente en un circuito. Representamos conjuntamente la FEM Vo y

la diferencia de potencia en los extremos de las resistencias VR=IR en la pantalla

de un osciloscopio.

Se introdujo:

La resistencia R en Ω

La autoinducción L (en mH ó 10-3H)

La fem Vo en voltios

La frecuencia F en Hz de la señal cuadrada, el periodo P es la inversa de la

frecuencia P=1/f.

Ilustración 1: Proceso de Carga y Descarga FEM 5.5 mH

En la ilustración uno se observa el proceso de carga y descarga de una señal a

partir de una resistencia 2.0 Ohm, con una frecuencia de 10 Hz y una corriente

variable que produce la fem inducida (autoinducción) de 5.5 mH.




Ilustración 2: Proceso de Carga y Descarga, frecuencia

La ilustración dos muestra el proceso de carga y descarga de una señal a partir de

una resistencia 2.0 Ohm, con una frecuencia de 40 Hz y una corriente variable que

produce la fem inducida (autoinducción) de 5.5 mH

5.2. Actividad II Se introdujo

La capacidad C del contenedor, actuando sobre la barra de desplazamiento

titulada Condensador

La autoinducción L, actuando sobre la barra de desplazamiento titulada

autoinducción

La carga inicial del condensador se ha fijado en el programa

Ilustración 3: Carga y Descarga Circuito LC




En la ilustración 1 se observar el proceso de carga y descarga de las ondas

oscilaciones de un circuito LC. Usando una corriente variable que produce la FEM

inducida (autoinducción) de 5.5 mH y una capacidad de 0.8.

5.3. Actividad III

En el applet se introdujo los siguientes datos:

Resistencias en Ω

Capacidad en microfaradios (10-6F)

Autoinduccion en mH(10-3H)

El cociente w/wo entre la frecuencia w del generador ya la frecuencia propia

del circuito wo

Ilustración 4: Diferencia de potencia y proceso de carga y descarga Circuito RLC

Se puede observar la diferencia de potencial y el proceso de carga y descarga

(intensidad) en el circuito en serie RLC. Con una inducción de 5.0 Mh, con una

resistencia de 1.5 ohm, además de utilizar un capacitor de 40 µf.




6. Conclusiones

Finalmente se eestudiaron los fenómenos electromagnetismo y sus aplicaciones

mediante el programa virtual interactivo “Física con Ordenador” el cual brindo un

entorno más amigable y comprensible para estos temas. Asimismo se conoció

las definiciones necesarias sobre temas relacionados al electromagnetismo a fin

de aclarar términos y conceptos desconocidos, a modo de presentar resultados

de los ejercicios prácticos en relación al tema logrando un conocimiento

significativo.

7. Referencia Bibliográfica

Cruz , A. (03 de 2013). AUTOINDUCCION ELECTROMAGNETICA. Obtenido de AUTOINDUCCION

ELECTROMAGNETICA:

http://autoinduccionelecamazonas.blogspot.com/2013/03/definicion.html

Cheng, D. (1997). Fundamentos de Electromagnetismo para Ingenieria. Mexico: Addison Wesley

Longman. Obtenido de

http://books.google.com.ni/books?id=8aipFzSCKnkC&printsec=frontcover&dq=electroma

gnetismo&hl=es&sa=X&ei=nggqU9PVI4T4kQe9oYCACQ&ved=0CDQQ6AEwAg#v=onepage

&q=electromagnetismo&f=false

Ecured. (03 de 2014). Conocimiento con todos y para todos. Obtenido de Ecured:

http://www.ecured.cu/index.php/Electromagnetismo

Miyara, F. (2004). Universidad Nacional de Rosario. Obtenido de Escuela de Ingeniería Electrónica:

http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/oscilad.pdf

Universidad Nacional de Colombia. (03 de 2014). Dirección Nacional de innovación Académica.

Obtenido de Circuitos Eléctronicos II:

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap7/cap7lec2/cap7

lec2.htm

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