UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

Practica # 1

Tema: Obtención experimental de energía eléctrica.

Objetivos Conocer y entender cada una de las formas de generar electricidad Profundizar sobre una de las alternativas de generación. Realizar un análisis sobre el impacto ambiental da la generación de energía

eléctrica.

Materiales.

Un motor eléctrico

Engranajes

Leed

Cable

Voltímetro

Marco teórico

Introducción

El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Justificación

La ingeniería se enfrenta a problemas cuya solución se basa en la aplicación de las leyes del electromagnetismo, de ahí la importancia al conocimiento profesional en la ingeniería.

La palabra "electricidad" puede evocar una imagen de la complicada tecnología moderna:

Teoría Electromagnética

Fue Michael Faraday (1791-1867), físico y químico inglés, quien descubrió la inducción electromagnética, al relacionar el movimiento mecánico y el magnetismo con la corriente eléctrica. En 1831 descubrió las corrientes inducidas, al observar el fenómeno en un circuito provisto de un galvanómetro al abrir y cerrar otro circuito contiguo conectado a una batería, los cuales compartían un núcleo de hierro dulce. Ese mismo año descubrió que al acercar y al alejar un imán a una bobina, también se generaba una corriente inducida.

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Faraday demostró que la condición esencial para que se produzca la inducción magnética de una corriente eléctrica es que el circuito conductor corte el sistema de líneas que representan la fuerza magnética que emana de un imán o de otra corriente. Michael Faraday.

El campo magnético

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos Los campos magnéticos suelen representarse mediante ‘líneas de campo magnético’ o ‘líneas de fuerza’. En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas.

Por inducción electromagnética

El principio de la Inducción Electromagnética es el más utilizado en la práctica para la generación de corriente eléctrica, de hecho los generadores industriales emplean este principio: las plantas hidroeléctricas, termoeléctricas, diesel-eléctricas, etc.

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Consiste en hacer pasar una bobina múltiple frente a un campo magnético constante (es decir, sin variaciones), al pasar los conductores activos de dichas bobinas frente al campo magnético, estás cortan las líneas de flujo magnético en dirección perpendicular a dichas líneas de flujo, lo que induce una tensión eléctrica ó fuerza electromotriz (fem) en los conductores activos de la bobina que cortan el campo magnético y se crea una corriente de electrones a través de los conductores activos. En los generadores electromagnéticos reales se utilizan varios grupos de bobinas múltiples que permiten obtener altas tensiones de corriente eléctrica para fines prácticos.

La fuerza electromotriz inducida tendrá una dirección determinada por la Regla de la mano izquierda, como se muestra en la figura siguiente:

En donde el dedo pulgar nos indica la dirección del movimiento del conductor activo, el dedo índice nos señala la dirección del las líneas de flujo magnético y el dedo medio nos muestra la dirección de la corriente inducida en el conductor activo que corta las líneas del campo magnético,

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Definición matemática

La ley de inducción de Faraday establece que la Fuerza Electromotriz inducida en un circuito es igual a menos la derivada del flujo magnético con respecto del tiempo.

Matemáticamente se puede expresar como:

[1]

donde:

= Fuerza electromotriz en voltios

Φ = Flujo magnético en weber

t = Tiempo en segundos

y el signo − es debido a la Ley de Lenz.

La inducción electromagnética es el principio fundamental sobre el cual operan transformadores, generadores, motores eléctricos, la vitrocerámica de inducción y la mayoría de las demás máquinas eléctricas.

De forma más general, las ecuaciones que describen el fenómeno son:

Procedimiento

Proceder a desarmar un carro de juguete para retirar el sistema de engranajes

Armar el sistema de engranajes en la maqueta.

Conectar sus respectivos cables en el motor (+ , -).

Ensamblar su respectivo motor en el sistema de engranajes.

Conectar los extremos del alambre al foco.

Producimos movimiento mecánico al sistema de engranajes por medio de manivela.

Observamos si el foco se enciende.

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Realice un esquema representativo de lo que va a realizar

Argumente con sus palabras el funcionamiento de su proyecto bajo parámetros científicos dignos de un estudiante de ingeniería (principio, modelos matemáticos, ¿de qué depende la magnitud del voltaje generado?

E l motor con sus respectivos elementos la bobina de alambre como parte de un circuito que contiene un foco o (leed). Normalmente, cabría esperar en no presentar corriente en el circuito porque parece que no existe una fuerza electromotriz.

Sin embargo, si generamos movimiento al motor por medio de un sistema de engranajes o por inercia, el imán se mueve dentro de la bobina, ocurre un fenómeno notable. Al mover el imán, se cortan las líneas del campo magnético de la bobina, así generando voltaje debido a que el alambre de cobre es un conductor eléctrico produciendo así el encendido del foco, demostrando con ello que pasa una corriente por la bobina. Si mantenemos el motor en reposo el foco no se encenderá. Si usamos el extremo del polo sur de un imán en lugar del extremo del polo norte, el experimento funciona como se ha descrito, pero la desviación se invierte. Cuanto más aprisa se mueve el motor, mayor será la iluminación del foco.

Arme su proyecto de generación de energía eléctrica. Tome un voltímetro y mida el voltaje generado.

Explique además que tipo de energía eléctrica es: (CC, CA…)

En la práctica que realizamos, obtenemos que es un sistema que genera corriente continua debido a que es un flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, en la corriente continua las cargas eléctricas circulan en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque que comúnmente se identifica la corriente continua con la constante (ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga la misma polaridad.

Bobina

Imanes

Campo Magnético

Energía Generada (voltaje) Leed

Energía Mecánica (movimiento)

Motor

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La polaridad de la circulación de la corriente continua, se establece por convenio desde el polo positivo hacia el polo negativo. No obstante el movimiento de electrones (cargas negativas) se produce del polo negativo al positivo. Y cada vez que se mueve un electrón deja un hueco positivo, que atrae al otro electron. Este flujo de huecos, es el que produce en sentido positivo o negativo.

Tome una fotografía de su maqueta y preséntele como parte de ese informe.

Realice un análisis sobre el impacto ambiental que este tipo de generación provocaría al hacer de manera industrial. (Refiérase al principio esencial, por ejemplo si alguien hace la pila de limón el principio esencial es el electroquímico)

Aunque la inducción electromagnética es una de las maneras mas limpias de generar electricidad. Ya qué es producida por electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Estas luminarias ahorran costos, y son más seguras y amigables con el medio ambiente. Pero para dar movimiento al campo magnético necesitamos una fuerza externa para mover el inducido es que movimiento depende de del impacto ambiental que tenga.

1) Por ejemplo si es movimiento hidráulico tendrá impacto en la vida acuática de los ríos que son utilizados

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2) En caso de la energía termoeléctrica tendrá un gran impacto ambiental debido al os gases que emana y a los desechos de este proceso.

3) la energía eólica afectaría a la vegetación ya que se necesitaría espacios de tierras muy grandes para instalar las turbinas que serán movidas por el viento afectando a las plantas de sector.

Porque se necesita la presión de agua para impulsar las paletas de las turbinas y impide que el agua siga fluyendo por los ríos afectando a los animales a la vegetación

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Conclusiones

Como pudimos ver el campo magnético es producido por la corriente eléctrica que circula por un conductor.

También analizamos que el campo magnético produce cargas eléctricas al cortar sus líneas en el interior de la bobina, producidas por el movimiento del imán.

En sí, el estudio de las cargas eléctricas es una de las leyes más importantes del electromagnetismo, y en el cual nos ayudan a entender el comportamiento y funcionamiento.

El voltaje generado dependerá del movimiento que se produzca la bobina con el motor

Hemos podido alcanzar los objetivos planteados.

Bibliografía

www.economicbulbs.com

http://oee.nrcan.gc.ca

http://www.colegiosanrafael.cl/gustavo/sitios4.html

http://www.todo-ciencia.com/fisica-mates/0i81056300d990262239.php