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Electroiman

Enviado por yagolear



  1. Justificación
  2. Objetivos.
  3. Breves consideraciones teóricas
  4. Circuitos magnéticos
  5. Equipo y material empleado
  6. Modo de operar y cuestionario
  7. Aplicaciones

JUSTIFICACION

Existen en el ámbito científico, industrial y domestico infinidad de aparatos y dispositivos que emplean electroimanes con diversas finalidades. Por esta razon es importante que el alumno conozca por experimentación que es un electroimán, como funciona y que características tiene

OBJETIVOS.

A)Comprobar las características magneticas que adquiere un núcleo de hierro no magnetizado cuando se coloca en el interior de la bobina una corriente eléctrica

B)Comprobar cualitativamente que un electroimán, la intensidad de campo magnetico de pende de la intensidad de la corriente que se aplica al embobinado

C)Aplicar el funcionamiento de un electroimán en un timbró.

PREREQUISITOS

Para que el alumno pueda desarrollar correctamente esta practica, requiere los siguientes conocimientos previos:

A)El experimento de Oesterd

B)Propiedades de las linean de fuerza del campo magnetico de un selenoide

C)Regla de la mano derecha para un selenoide

D)Funcionamiento de u timbre electrico.

BREVES CONSIDERACIONES TEORICAS

En la practica anterior, sé demostro que una corriente eléctrica es capaz de crear un campo magnetico, si la corriente circula por un conductor recto las lineas de fuerza que forma son circunferencias concéntricas al conductor, cuyos planos son perpendiculares al. El campo magnetico producido de esta manera no tiene polaridad, es decir que no hay una región donde pueda conciderarse que salen las lineas de fuerza (polo norte) y otra region de donde las lineas entran (polo sur.

Cuando las corrientes se aplican a un alambre en forma circular o bien a un solenoide compuesto por varias espiras, las lineas de fuerza del campo magnetico producido tiene la misma geometría que las lineas de fuerza del campo magnetico alrededor de un imán de barra. Entonces, en una espira o un solenoide con corriente se forman polos magnéticos en ambos lados. Por fuera del solenoide las lineas magnéticas van del polo norte al polo sur, y viceversa por dentro del esto puede detectarse por medio de una brújula. Para saber la polaridad de u8n solenoide con corriente se aplica la siguiente regla, llamada de manera que los dedos curvados apunten en sentido de la circulación de la corriente (Sentido convencional de + a --); El pulgar extendido apuntara en el sentido del campo interno del polo sur al polo norte. Si en vez de considerar el sentido convencional se considera el real (de a +), la regla anterior se aplicara con la mano izquierda.

Si dentro del solenoide se coloca un núcleo ferromagnético por la influencia del campo magnetico el núcleo se magnetiza aumentando grandemente la intensidad del campo magnetico Un dispositivo como este recibe el nombre de electroimán, siendo capaz de ejercer fuerzas sobre otros electroimanes, imanes, u objetos compuestos de hierro. Estas fuerzas solo ejercen cuando el embobinado del electroimán es recorrido por una corriente eléctrica y esta es variable tambien lo es la fuerza que ejerce Cuando la corriente desaparece tambien la fuerza magnetica

CIRCUITOS MAGNETICOS

Estableceremos un símil entre el comportamiento de la corriente eléctrica y el flujo magnético:

Recordar que: En un circuito eléctrico, bajo la acción de una fuerza electromotriz, circula una corriente, que depende tanto del valor de la f.e.m. como de la constante del circuito que denominamos resistencia, y esta dependencia se expresa por la conocida ley de Ohm.

En un circuito magnético creado por la bobina recorrida por una corriente, aparece un flujo magnético que atraviesa un determinado medio.
El campo magnético creado por la bobina es directamente proporcional a la corriente I y al número de espiras o vueltas (n) de aquella.
Por comparación con la tensión eléctrica, llamaremos TENSIÓN MAGNETICA o FUERZA MAGNETOMOTRIZ (f.m.m.) al producto de I por n, de tal manera que, resulta:

f.m.m. = I n

cuya unidad es el AMPERIOVUELTA (Av)

El papel de la corriente en los circuitos eléctricos, en los magnéticos será asumido por el flujo. Y lo que en los circuitos eléctricos se llamaba resistencia, (que una vez más recordaremos que es la dificultad que el medio opone al paso de la corriente), en los circuitos magnéticos llamaremos RESISTENCIA MAGNETICA o RELUCTANCIA (Â), que es la dificultad que el medio opone al paso del flujo f y que dependerá naturalmente de la permeabilidad (m):

           L
Â=  -----
            mS

Con estas comparaciones, puede formularse en cierto modo la LEY DE OHM DEL CIRCUITO MAGNETICO:
Y en vez de decir

V = I  R

diremos:

f.m.m. =f Â

Que quiere decir que:  la f.m.m. (que depende su valor de quien la produce, es decir, es el producto de I por n) es igual al producto del flujo magnético f por la reluctancia Â.

La reductancia no es, en general, constante a lo largo de un circuito magnético. Por ejemplo, una discontinuidad del medio (paso del hierro al aire), crea una variación de reluctancia. Además, ésta depende, debido a la histéresis, del valor del campo magnético H y, por supuesto, es muy distinta cuando el núcleo se encuentra saturado

EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADO

1 Fuente de corriente eléctrica de C:D: 1 media barra

1 Reóstato 1 varilla de sujeción

1 Amperímetro con escala de 0 -1 A 3 nueces

2 bobinas de 400 espiras 1 mesita para experimentación

2 núcleos de hierro 2 varillas aislantes

1 núcleo en forma de "u" 1 resorte con armadura

2 hitas de latón 1 campana

1 tornillo tensor 1 aguja para contacto

2 tripies en formas de "t" 1 barra de carbón

MODO DE OPERAR Y CUESTIONARIO

1. -Conecte sus aparatos de acuerdo al diagrama mostrado en la lamina 1, aplicando con el reóstato una corriente eléctrica de 0.5 A.

2. -El dispositivo formado por las dos bobinas con corriente eléctrica y núcleo de hierro en forma de u constituye un electroimán ¿Dónde están colocados sus polos? ¿Cómo podría determinar la polaridad?

Los polos de este electroimán constituido por el núcleo de hierro y las bobinas se encuentran situados en los entremos del núcleo de hierro y esto es fácil de comprobar. La visualización de los polos del electroimán se logra colocando una brújula dentro del campo magnetico producido por el electroimán y denotara los polos en el extremo del imán.

3. -Coloque un núcleo de hierro en la parte inferior del electroimán, primero en solo uno de sus polos, y luego abarcando los dos. Anote lo observado en ambos casos. ,explicando él porque de la diferencia

En la primera situación no parece causar efecto alguno la añadidura del núcleo de hierro al electroimán mientras este sea en uno de sus polos pero la situación se torna totalmente diferente cuando el núcleo de hierro hace contacto con los dos polos. La situación que se observa en este nuevo caso es de que el campo magnetico producido por el electroimán toma una fuerza inusitada, extremadamente fuerte tomando en cuenta que no cambio la intensidad de corriente, ni el estado de las bobinases extrapolo que sucede es que se forma un circuito magnetico.

4. - Acerque a los polos del electroimán las diferentes placas metálicas y la barra de carbón anotando lo observado en cada uno.

El fenómeno que se presenta es similar al de un imán natural es decir solo el elemento ferromagnéticos reaccionan ante el campo magnetico producido por el electroimán; de los elementos utilizados reaccionaron asi:

  1. El aluminio (Al) no fue atraído
  2. El cobre (Cu) no fue atraído
  3. El zinc (Zn) no fue atraído
  4. El plomo (Pb.) no fue atraído
  5. El carbón (Ca) no fue atraído
  6. El fiero (Fe) si fue atraído

5. Forme ahora con las dos bobinas y dos núcleos rectos, dos electroimanes conectándolos al circuito como lo muestra la lamina. Aplique con el reóstato una corriente de 0.4 A lentamente entre sí por cualquiera de sus polos. Anota y explica lo observado

A medida que se aumenta la corriente se va generando un campo alrededor de las bobinas es decir se convierten en electroimanes y estas bobinas se comportan como si fueran un imán natural de barra

6. -Invertirá el sentido de circulación de la corriente eléctrica en una de las bobinas y realiza el experimento del inciso 5,nuevamente anotando y explicando el fenómeno observado.

En la misma forma como sucedió en el experimento del inciso anterior se forma un campo magnetico alrededor de las bobinas pero en esta ocasión debido a que el sentido de la corriente se invirtió en una de las bobinas estas se comportan como dos imanes de barra naturales en repulsión y esto se debe a que el sentido y dirección de campo magnetico dependen directamente del sentido de la corriente por lo cual las bobinas adquieren una carga magnetica opuesta.

7. -Forma un electroimán con un núcleo recto y conéctalo al circuito sin aplicar corriente eléctrica acerque una brújula a cualquiera de sus polos y aplique corriente eléctrica gradualmente creciente hacia 1 Ampere ¿ qué ocurre en la brújula y por que?

La brújula lentamente comienza preaccionar ante el electroimán conforme se le aplica una corriente mayor al electroimán. Y esto se debe a que el electroimán, es un sistema magnetico que se acciona al momento que fluye una corriente en sus bobinas. Con el experimento puede observarse que el l campo magnetico producido por el electroimán es directamente proporcional a la intensidad de corriente

8. - conecte ahora sus aparatos como muestra la lamina 3 para formar el timbre eléctrico, haga que funcione aplicando corriente de 8.0 A con el reóstato ¿Qué sucede?

La laminilla del pequeño timbre es atraída por el electroimán en de tal forma que solo permanecen en contacto por un solo momento, la laminilla al regresar a su lugar original hace tocar la campanilla.

9. -Explique el funcionamiento del timbre eléctrico

El timbre electrico funciona bajo el principio de la atracción de ciertos metales (laminilla) hacia un electroimán es decir él la laminilla es atraída mientras esta hace contacto con la funde de alimentación es decir mientras el circuito electrico se encuentra cerrado. Ya que al momento de ser atraída la laminilla el circuito se abre impidiendo el paso de la corriente eléctrica por lo cual se apaga el campo magnetico del electroimán y deja de atraer a la laminilla todo esto sucede en un intervalo continuo y uniforme de tiempo. La laminilla al regresar a su sitio original debido a la fuerza que lleva hace sonar una chicharra.

VALORES NUMERICOS (no hay)

APLICACIONES

Mencionar 5 ejemplos prácticos en los que los electroimanes tengan aplicación

  1. En bocinas
  2. En la industria para separar metales
  3. En motores eléctricos
  4. En arrancadores electromagnéticos para motores
  5. En interruptores que funcionan bajo el principio de un electroimán

 

 

 

 

Adrian Garcia


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