Motores (transformación de energía eléctrica a mecánica)

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.

El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estátor, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.

Fuerza de Lorentz

Cuando una carga eléctrica en movimiento, se desplaza en una zona donde existe un campo magnético, además de los efectos regidos por la ley de Coulomb, se ve sometida a la acción de una fuerza.
Supongamos que una carga Q, que se desplaza a una velocidad v, en el interior de un campo magnético B. Este campo genera que aparezca una fuerza F, que actúa sobre la carga Q, de manera que podemos evaluar dicha fuerza por la expresión:

Como la fuerza es el resultado de un producto vectorial, será perpendicular a los factores, es decir, a la velocidad y al campo magnético. Al ser perpendicular a la velocidad de la carga, también lo es a su trayectoria, por lo cuál dicha fuerza no realiza trabajo sobre la carga, lo que supone que no hay cambio de energía cinética, o lo que es lo mismo, no cambia el módulo de la velocidad. La única acción que se origina, cuando la partícula entra en el campo magnético, es una variación de la dirección de la velocidad, manteniéndose constante el módulo.

Este cambio de dirección es debido a que la fuerza que aparece va a actuar como fuerza centrípeta, originando un movimiento de rotación de la partícula en el interior del campo magnético. En el gráfico que vemos al lado,  observamos la fuerza producida, que es la que originará ese cambio de dirección. B representa al campo, cuyo sentido es hacia el interior de la página. F es la fuerza, que, como vemos, tiene dirección radial, es decir, actúa como fuerza central y, v es la velocidad de la carga.

Existe una regla muy sencilla para obtener la dirección, obvia por ser el resultado de un producto vectorial, y el sentido de la fuerza que actúa sobre la carga. Se conoce con el nombre de la "Regla de la mano izquierda". Tal y como vemos en la figura, si colocamos los dedos de la mano izquierda pulgar, índice y medio, abiertos y perpendiculares entre sí, cada uno de ellos señala uno de los vectores:

Recapitulacion 7

Recapitulación 7

Inducción electromagnética.

En el simulador, con una dos   y tres espiras del alambre magneto:

-           mover  el imán rápidamente hacia la derecha y observar  el voltaje máximo generado, (+ o_).

-          Repetir  en sentido hacia la izquierda y observar el voltaje máximo generado.

-          Tabular y graficar los datos obtenidos.

Equipo  Área de la espira	Una espira Voltaje positivo-negativo	Dos espiras Voltaje positivo-negativo	Tres espiras Voltaje positivo-negativo
1          20 %	1 positiva	2 positivas	5 positivas
2          30%	5 positiva	15 positivas	20 positivas
3          40%	1 positiva	3 positivas	6 positivas
4          50%	1 positiva	1 positiva	4 positivas
5          60 %	1 positiva	3 positivas	4 positivas
6          70%	1 positiva	3 positivas	6 positivas

Imágenes

Semana 7 jueves

5.13 Interacción electromagnética

Electroimán

Material: Pila, alambre magneto No 22, clavo. Limadura de hierro.

Procedimiento:

-       Colocar en una hoja de papel, una muestra de la limadura de hierro,

-       1.- Acercar  a la limadura de hierro el clavo y anotar los cambios.

-       2.- Acercar el alambre magneto a la limadura de hierro y observar los cambios.

-       3.- Acercar la pila a la limadura de hierro y observar los cambios.

-       4.- Enrrollar el alambre magneto al clavo y acercar a la limadura de hierro y anotar los cambios.

-       5.- Conectar a la pila el alambre arrollado al clavo y acercar a la limadura de hierro anotar los cambios.

Observaciones:

Pasos	Cambios observados
1	Si hubo atracción
2	No hubo
3	No hubo
4	No hubo
5	Si hubo

Semana 7 martes

Equipo	5.13 Interacción electromagnética.	5.14 Interacción electromagnética  entre conductores  rectilíneos.	5.15 Atracción o repulsión entre conductores con corriente.
1	La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador. Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.	Un conductor rectilíneo está recorrido por una corriente eléctrica. En las proximidades del conductor se sitúa una aguja imantada paralela al conductor. Al pasar la corriente la aguja gira hasta ponerse perpendicular al conductor. Al cesar la corriente, la aguja vuelve a su posición inicial. El paso de la corriente eléctrica ejerce sobre la aguja imantada los mismos efectos de un imán.Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.	Cada uno de los conductores  tendrá su campo magnético y la interacción entre ambos hará que aparezcan fuerzas de atracción o repulsión dependiendo del sentido en el que circulen las corrientes. Si la corriente circula en sentido contrario los conductores se repelen, por el contrario si circula en el mismo sentido se atraerían
2	Es menos poderosa que la interacción fuerte y tiene su origen en la carga eléctrica. Debido a que los átomos están formados por cargas eléctricas y a que la materia esta constituida por átomos; el estudio de la materia, la radiación y sus interacciones, se hace utilizando la interacción electromagnética	cuando por un conductor circula una corriente eléctrica, ésta creará un campo magnético en el exterior, mientras que el campo eléctrico en el exterior será prácticamente nulo al ser el conductor eléctricamente neutro -tiene tantas cargas positivas (protones) como negativas (electrones). Si en lugar de una única carga se tiene una corriente eléctrica rectilínea de intensidad I (I=dq/dt) y de longitud L, la expresión de la fuerza sobre ella será (ley de Ampère para una corriente rectilínea)	En electricidad la atraccion existe cuando las cargas electricas tienen signos o polaridad contraria por ejemplo una carga negativa y otra positiva. La repulcion existe cuando las cargas tienen el mismo signo o polaridad,por ejemplo dos cargas negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se repelen y la atraccion sera con la misma fuerza y magnitud de la intensidad de su campo electrico.
3	La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista microscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.	Una carga en movimiento en presencia de un imán experimenta una fuerza magnética Fm que desvía su trayectoria. Dado que la corriente eléctrica supone un movimiento continuado de cargas, un conductor por donde circula corriente sufrirá, por la acción de un campo magnético, el efecto conjunto de las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre las diferentes cargas móviles de su interior. Si la corriente es rectilínea y de longitud l, la expresión de la fuerza magnética toma la forma: Fm = I · B · L · sen (11.6) en donde I es la intensidad de corriente, B la intensidad de campo y el ángulo que forma la corriente con el vector campo.	Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica. La experimentación con conductores dispuestos paralelamente pone de manifiesto que éstos se atraen cuando las corrientes respectivas tienen el mismo sentido y se repelen cuando sus sentidos de circulación son opuestos. Además, esta fuerza magnética entre corrientes paralelas es directamente proporcional a la longitud del conductor y al producto de las intensidades de corriente e inversamente proporcional a la distancia r que las separa, dependiendo además de las características del medio.
4	La interacción electromágnetica es aquella que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Macroscópicamente, suele separarse en dos tipos de interacciones: Interacción electrostática: Actúa sobre cuerpos cargados en reposo. Interacción magnética: Actúa solamente sobre cargas en movimiento. La interacción eléctrica se pone de manifiesto en todas las situaciones donde exista carga, mientras que la interacción magnética sólo se expresa cuando éstas cargas están en movimiento relativo respecto al observador.	Una carga en movimiento en presencia de un imán experimenta una fuerza magnética Fm que desvía su trayectoria. Dado que la corriente eléctrica supone un movimiento continuado de cargas, un conductor por donde circula corriente sufrirá, por la acción de un campo magnético, el efecto conjunto de las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre las diferentes cargas móviles de su interior. Si la corriente es rectilínea y de longitud l,la expresión de la fuerza magnética toma la forma: Fm = I.B.L.sen φ (11.6)	La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.[1]
5	Una carga eléctrica  crea un campo eléctrico y una carga eléctrica en movimiento crea un campo magnético;  y la corriente eléctrica  crea lo que se denomina un campo electromagnético.  El electromagnetismo es la rama de la física que se encarga del estudio de las relaciones existentes entre las corrientes eléctricas y los fenómenos magnéticos.	Conductores: son materiales que permiten el paso de electricidad (cargas) a trav ́es de ellos. Se caracterizan porque contienen cargas que pueden moverse libremente en el material (cargas libres).	La experimentación con conductores dispuestos paralelamente pone de manifiesto que éstos se atraen cuando las corrientes respectivas tienen el mismo sentido y se repelen cuando sus sentidos de circulación son opuestos. Además, esta fuerza magnética entre corrientes paralelas es directamente proporcional a la longitud del conductor y al producto de las intensidades de corriente e inversamente proporcional a la distancia r que las separa, dependiendo además de las características del medio.
6	La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.		Los fenómenos magnéticos no solo se producen en los imanes naturales, las cargas eléctricas en movimiento también originan a su alrededor un campo magnético, es decir, se comportan como un imán. La corriente eléctrica es un conjunto de cargas en movimiento y por lo tanto será capaz de producir estos fenómenos, en este hecho se basa la construcción de los electroimanes .

Interacción electromagnética  sobre una varilla.

Cada equipo determinara la velocidad de la varilla al cambiar el campo magnético. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/varilla/varilla.htm

Graficar Campo magnético, velocidad de la varilla.

Equipo	Campo magnético en Gauss	Velocidad de la varilla m/seg.
1	50	5.8 (m/s)
2	100	8.1 (m/s)
3	200	11.6 (m/s)
4	300	14.1 (m/s)
5	400	16.3 (m/s)
6	500	19.8(m/s)

Atracción o repulsión entre conductores con corriente.

Cada uno de los conductores  tendrá su campo magnético y la interacción entre ambos hará que aparezcan fuerzas de atracción o repulsión dependiendo del sentido en el que circulen las corrientes. Si la corriente circula en sentido contrario los conductores se repelen, por el contrario si circula en el mismo sentido se atraerían

Interacción electromagnética entre conductores rectilíneos.

La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.

Interacción electromagnética

La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.

mapa física 2 carga eléctrica

RECPITULACION 6

POR EQUIPO  EQUIPO COMPLETAR DEFINICON Y ELABORAR EL MAPA CONCEPTUAL

E1	5.7 Energía Potencial en el  campo eléctrico.
E2	5.8 Potencial eléctrico y diferencia de potencial.
E3	5.9 Corriente eléctrica
E4	5.10 Ley de Ohm.
E5	5.11 Consumo de energía eléctrica.
E6	5.12 Campo magnético y líneas de campo: imanes y bobina.

Mapa conceptual