Practicas Para Sistemas Eléctricos II.
CAMPO MAGNÉTICO ASOCIADO CON LA CORRIENTE EN UN ALAMBRE
Objetivos.
Verificar con experimentos que en torno de un alambre que conduce corriente existe un campo magnético.
Encontrar con experimentos la dirección del campo magnético alrededor de un alambre conductor de corriente.
RESUMEN TEORICO:
Una carga eléctrica móvil desarrolla un campo magnético.
En torno de un alambre que porta corriente aparecen línea de fuerza magnéticas circulares. El campo magnético forma ángulos rectos con alambre y los rodea, además de extender a lo largo del alambre.
La dirección de la línea de la fuerza depende del sentido de la corriente. Si el alambre se sujeta con la mano izquierda con el pulgar apuntando en el sentido de la corriente del flujo de electrones, los dedos indican la dirección de las líneas de fuerza magnéticas circulares
Si el alambre esta enrollado en forma de inductor y fluye corriente por él, entonces producirá un campo magnético.
La polaridad de los polos formados por un inductor puede determinarse sujetando con la mano izquierda el inductor, los dedos apuntando en el sentido de la corriente den el devanado. Así, el pulgar extendido apuntando al polo norte de imán.
La fuerza del campo magnético de un inductor puede aumentar al incrementar la corriente o el número de vueltas de inductor o ambas cosas.
La fuerza de un electroimán es directamente proporcional a la corriente (I) en el inductor, es decir, la fmm aumenta conforme I se incrementa.
Material necesario
Fuente de alimentación variable de 0 a 15 V de cd,
Un multímetro digital y amperímetro analógico de un Amper
Resistores de ½ w y uno de 15 w
Un interruptor de un polo un tiro
Una brújula
6 metros de alambre de cobre calibre 22
Un tubo redondo hueco de cartón o de plástico, de unos 12 cm de longitud y 5 cm de diámetro interior
Cinta aislante
Procedimiento.
Construya un inductor de solenoide devanando estrechamente el alambre # 22 alrededor del tubo hueco. Es probable que necesites dos o tres capas de alambre para conseguir un inductor de 100 vueltas. Deje libres unos 20 cm de alambre antes de empezar a devanarlo en torno al tubo hecho. Después de devanar las 100 vueltas alrededor del tubo, deje libre por lo menos 20 cm de alambre. Envuelva el inductor con cinta aislante para evitar que se desenrolle. Dibuje una flecha sobre la cinta para indicar el sentido del devanado. Marque los extremos del inductor como “inicio” y “final” del devanado.
Coloque el inductor a lo largo sobre una mesa y la brújula en el extremo de inductor del lado del inicio del devanado. Asegúrese de que la aguja de la brújula esté orientada de modo que la línea Oeste-Este esté centrada con el eje del inductor. El inicio del devanado se conecta al lado positivo de la fuente de alimentación
Ajuste la fuente de alimentación al mínimo voltaje de salida
Aumente el voltaje de salida hasta que el amperímetro indique 0.75 A Observe la nueva posición de la aguja de la brújula y registre en tabla sus resultados.
INDUCCIÓN DE VOLTAJE EN UNA BOBINA
Objetivos.
Verificar con experimentos que en un inductor se induce voltaje cuando las líneas de fuerza de un imán atraviesan sus devanados.
RESUMEN TEORICO:
Cuando un conductor atraviesa las líneas de fuerza de un campo magnético se induce un voltaje en dicho conductor. Las líneas de fuerza se pueden atravesar moviendo el conductor o el campo magnético.
La polaridad del voltaje inducido en el conductor está determinada por la dirección en la que se atraviesan las líneas de fuerza. De esta manera, si se induce un voltaje positivo cuando el conductor atraviesa las líneas de fuerza hacia abajo, se inducirá un voltaje negativo cuando atraviese hacia arriba las mismas líneas de fuerza.
La polaridad del voltaje inducido puede predecirse por la ley de Lenz, que establece: La polaridad de un voltaje inducido en un conductor debe ser tal que el campo magnético que produce por la corriente resultante en el conductor se opondrá al movimiento del campo magnético que la produjo originalmente.
El valor del voltaje inducido en un inductor cuando sus devanados atraviesan líneas de fuerza magnéticas depende directamente del número de vueltas del devanado y de la rapidez con que éste atraviesa las líneas del flujo magnético.
Material necesario
Galvanómetro con cero en el centro
(Micro amperímetro sensible con cero en el centro)
Inductor solenoide que consta de 100 vueltas de alambre calibre 22
Imán de barra de unos 10 cm de longitud
Caimanes
Procedimiento.
1. Conecte el inductor y el galvanómetro conectado en paralelo, coloque el imán de barra a lo largo siguiendo el eje del solenoide con su polo norte frente al extremo como a 5 cm.
2. Con el imán y el inductor estacionarios, observe la lectura del galvanómetro. Registre este valor y la polaridad de la lectura en la tabla14-1.
3. Ponga el inductor en posición vertical sobre la mesa de trabajo. El inicio del devanado deberá estar en la parte inferior del inductor. Mientras observa el galvanómetro, introduzca el polo norte del imán de barra con rapidez en el núcleo del inductor. Anote la lectura máxima de galvanómetro y la polaridad.
4. Con el imán en reposo en el núcleo del inductor, observe el galvanómetro y registre la lectura máxima y la polaridad en la tabla14-1.
5. Mientras observa el galvanómetro, extraiga con rapidez el imán del núcleo del inductor. Registre la lectura mayor y su polaridad en la tabla14-1.
Estado relativo del imán y la bobina
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Lectura del galvanómetro
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Signo de la lectura
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Comentarios
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Estacionarios enfrentados
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En movimientos rápidos en el interior
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Estacionado el imán en el interior de la bobina
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Alejándose rápidamente del interior
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Tabla 14-1
CARACTERÍSTICAS DE LA BOBINA
Objetivos.
Observar con experimentos el efecto de una inductancia en la corriente en circuitos de cd y ca
Verificar con experimentos la inductancia total de dos inductores en serie
Verificar con experimentos la inductancia total de dos inductores en paralelo
Verificar mediante experimentos que las relaciones entre el voltaje aplicado E es la suma del voltaje en los elementos R y L
RESUMEN TEORICO:
La inductancia, L, es la característica de un inductor que se opone a cambios de la corriente la unidad de inductancia es el Henry (H).
La magnitud de la oposición que una inductancia ofrece a una corriente cambiante se llama reactancia inductiva (XL) y se mide en Ohms.
El voltaje de ca en un inductor, VL, es igual al producto de la corriente alterna en el inductor por su reactancia inductiva; esto es
Si se conoce el voltaje de ca VL, y la corriente alterna, I, en un inductor, la reactancia inductiva de éste se puede calcular con la formula
Esta fórmula se supone que la resistencia, R, del inductor es baja comparada con su reactancia.
La inductancia total, Lt, de inductores conectados en serie sin acoplamiento mutuo está dada por la fórmula Lt = L1 + L2 + L3 + L4 +. .. + Ln
Es la misma fórmula que se emplea para calcular la Rt de resistores conectados en serie.
La inductancia de inductores y reactores también se puede determinar indirectamente midiendo el voltaje de ca, Vl, en el inductor y la corriente alterna, I, en el mismo. A partir de estas mediciones se puede calcular XL, dado que XL, = VL/ I Ya que se conoce XL, es posible calcular L con la formula L = XL/ 2Πf
La inductancia total Lt, de dos o más inductancias conectadas en paralelo sin acoplamiento mutuo está dada por la fórmula 1/Lt = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + …..1/Ln
La impedancia de un circuito RL serie está dada por la fórmula: Z = √ R2 + XL2
En un circuito de ca la oposición total a la corriente se llama impedancia del circuito; el símbolo de la impedancia es Z y su unidad es el Ohm.
La ley de Ohm ampliada a los circuitos de ca es: I = V / Z
El valor numérico de Z se puede hallar a partir del teorema de Pitágoras Z = √ R² + XL2
El ángulo de fase entre Z y R, es θ = tan-1 (XL /R)
Relaciones de voltaje en un circuito RL en serie
En un circuito RL en serie la corriente, I se retrasa con respecto al voltaje aplicado, E, un ángulo θ, llamado ángulo de fase.
El valor de θ depende de los valores relativos de XL, R y Z y se puede calcular con la siguiente fórmula: Θ = tan-1 (XL / R )
En un circuito RL en serie la caída de voltaje, VL, en la inductancia se adelanta 900 a la caída de voltaje, VR, en el resistor.
Los voltajes VR y VL se suman fasorialmente para obtener el voltaje aplicado, E, en el circuito. Es decir, E es la suma fasorial de VR y VL
E = √ VR2 + VL2
posted by isidro at 11:13 AM
