Semana 9 Jueves

5.19 Generadores (transformación de energía mecánica en eléctrica)

5.20 Campo electromagnético

5.21 Ondas electromagnéticas

: Propiedades Espectro electromagnético.

Las ondas electromagnéticas cubren un espectro muy amplio de longitudes de onda y frecuencias. Por tanto, el espectro electromagnético abarca la transmisión de radio, televisión, la luz visible, la radiación infrarroja y ultravioleta, rayos x y rayos gamma.

La parte que podemos detectar del espectro electromagnético, es la luz visible, cuya longitud de onda se encuentra comprendida entre 400 y 700 nm.

Los surcos de un disco compacto se constituyen en una rejilla de difracción. La luz blanca reflejada desde las regiones entre los surcos interfiere constructivamente sólo en ciertas direcciones que dependen de la longitud de onda y de la dirección de la luz incidente. Eso hace que la superficie del CD tenga una apariencia multicolor.

MATERIAL:

Vela, cerillos, espectroscopio,cd.

Procedimiento.

-encender la vela, con el espectroscopio observar las características de la flama de la vela.

Con el espectroscopio, observar las características de las flamas solares.

Comparar las observaciones de las flamas solar y de de la vela.

OBSERVACIONES:

MATERIAL	OBSERVACIONES
FLAMA DE LA VELA	Rojo,amarillo,verde,azul y morado
FLAMAS SOLARES	Rojo,amarillo,verde y morado
Foco fluorescente	Rojo,amarillo,verde y morado

Semana 9 Martes

Ondas electromagneticas:Propiedades espectro electromagnetico

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.


Las ondas electromagnéticas, como se mencionó anteriormente, se propagan por el vacío a la velocidad de la luz (300 000 km/seg aproximadamente), hasta que su energía se agota. A medida que la frecuencia se incrementa, la energía de la onda también aumenta.

Este tipo de ondas presenta las mismas propiedades físicas inherentes al movimiento ondulatorio.

El espectro electromagnético se puede organizar de acuerdo con la frecuencia correspondiente de las ondas que lo integran, o de acuerdo con sus longitudes. Hacia un extremo del espectro se agrupan las ondas más largas, como las correspondientes a frecuencias de sonidos que puede percibir el oído humano, mientras que en el otro extremo se agrupan las ondas extremadamente más cortas, pero con mayor energía y mayor frecuencia en hertz, como las pertenecientes a las radiaciones gamma y los rayos cósmicos.

Campo electromagnetico

Campos eléctricos tienen su origen en diferencias de voltaje: entre más elevado sea el voltaje, más fuerte será el campo que resulta. Campos magnéticos tienen su origen en los corrientes eléctricos: un corriente más fuerte resulta en un campo más fuerte. Un campo eléctrico existe aun que no haya corriente. Cuando hay corriente, la magnitud del campo magnético cambiará con el consumo de poder, pero la fuerza del campo eléctrico quedará igual. (Información que proviene de Electromagnetic Fields, publicado por la Oficina Regional de la OMS para Europa (1999).

Fuentes naturales de campos electromagnéticos

En el medio en que vivimos, hay campos electromagnéticos por todas partes, pero son invisibles para el ojo humano. Se producen campos eléctricos por la acumulación de cargas eléctricas en determinadas zonas de la atmósfera por efecto de las tormentas. El campo magnético terrestre provoca la orientación de las agujas de los compases en dirección Norte-Sur y los pájaros y los peces lo utilizan para orientarse.

Fuentes de campos electromagnéticos generadas por el hombre

Además de las fuentes naturales, en el espectro electromagnético hay también fuentes generadas por el hombre: Para diagnosticar la rotura de un hueso por un accidente deportivo, se utilizan los rayos X. La electricidad que surge de cualquier toma de corriente lleva asociados campos electromagnéticos de frecuencia baja. Además, diversos tipos de ondas de radio de frecuencia más alta se utilizan para transmitir información, ya sea por medio de antenas de televisión, estaciones de radio o estaciones base de telefonía móvil.

Generadores (transformacion de energia mecanica en electrica)

Un sencillo experimento nos muestra cómo producir electricidad a partir del movimiento. Consiste en frotar un bolígrafo de plástico con una tela. Si acto seguido acercamos el bolígrafo a unos trocitos de papel, veremos cómo los atrae: hemos fabricado una pequeña cantidad de energía. Un giro que produce corriente eléctrica: el generador Un generador consiste en una espira de cable que gira en el interior de un imán. El imán se denomina estator y la espira rotor. Ya sabemos que un elemento conductor, recorrido por una corriente eléctrica, genera a su alrededor un campo magnético. De la misma manera, el magnetismo también puede crear electricidad.
	Al girar la espira de cable en el interior de las líneas de fuerza del campo magnético, generamos una diferencia de potencial entre los extremos del cable conducor. Es decir, hemos creado una corriente eléctrica que circula por el cable. Este fenómeno se llama inducción electromagnética. El generador permite transformar la energía mecánica -que usamos para girar la espira de cable- en energía eléctrica. La espira de cable giratoria debe estar conectada a un cable eléctrico fijo para transportar la electricidad generada: este contacto se realiza mediante un par de escobillas. Cómo funciona un generador de corriente: la inducción electromagnética
	Corriente alterna y continua La corriente eléctrica que produce un generador puede ser de dos tipos: alterna y contínua. Si hacemos girar los contactos (escobillas) al mismo tiempo que la bobina, una de ellas siempre será la entrada del flujo de electrones, y otra la salida, y tendremos una corriente continua. Otras disposiciones de las escobillas nos permiten generar corriente alterna, que es la más usada generalmente para el transporte y distribución de electricidad. La corriente alterna cambia de sentido el flujo de electrones muchas veces por segundo. Así pues, para fabricar electricidad necesitamos una fuente de movimiento capaz de hacer girar el rotor del generador. Es decir, transformamos energía mecánica en energía eléctrica. Esto es lo que sucede cuando el faro de una bicicleta se ilumina al girar las ruedas gracias a nuestra fuerza muscular.

Semana 8 Jueves

EL MOTOR ELECTRICO

Los motores eléctricos son máquinas que transforman la energía eléctrica, obtenida de una fuente de tensión o pila, en energía mecánica al originar un movimiento. El experimento consiste en la atracción y repulsión entre dos imanes, uno natural y uno electromagnético inducido por la corriente de la pila, lo que induce el movimiento.

El campo electromagnético inducido en la bobina se debe a la corriente que circula por la espiral de cablel. ASí obtenemos un "imán artificial". Sin embargo, en el imán, dicho magnetismo es propio del material debido a su naturaleza magnética.

Material:

 • Una pila alcalina de tipo ' D ' o una pila de petaca
• Cinta adhesiva
• Dos clips de papel (cuanto más grandes mejor)
• Un imán rectangular (como los que se usan en las neveras)
• Cable de cobre esmaltado grueso (no con funda de plástico)
• Un tubo de cartón de papel higiénico o de cocina (de poco diámetro)
• Papel de lija fino
• Opcional: Pegamento, bloque pequeño de madera para la base. 1. Enrollar el cable de cobre alrededor del tubo de cartón, diez o más vueltas (espiras paralelas), dejando al menos 5 cm de cada extremo sin enrollar y perfectamente recto. Retire el tubo ya que sólo se utiliza para construir la bobina. También puedes enrollar el cable con cualquier objeto cilíndrico, por ejemplo, la misma pila del tipo D.

Los extremos deben coincidir, es decir, quedar perfectamente enfrentados (ver figura 1) ya que serán los ejes de nuestro motor. Se puede utilizar una gota de pegamento entre cada espira o dar dos vueltas del cable de los extremos sobre la bobina para evitar la deformación de ésta.

2. Utilizando la lija, retirar completamente el esmalte del cable de uno de los extremos de la bobina, dejando al menos 1 cm sin lijar, en la parte más próxima a la bobina (ver figura 2).

3. Colocar la bobina sobre una superficie lisa y lijar el otro extremo del cable, simplemente por uno de los lados (por ello no hay que dar la vuelta a la bobina). Dejar al menos 1 cm sin lijar de la parte más próxima a la bobina (ver figura 3).

4. Fijar el imán a uno de los lados de la pila utilizando para ello el pegamento (ver figura 4).

 5. Utilizando los clips, dejar dos ganchos en cada uno de los extremos habiendo entre éstos un ángulo de 90º (ver figura 5). Unos alicates planos o de punta fina pueden ser muy útiles.

6. Utilizar la cinta adhesiva para fijar el clip de papel a cada uno de los extremos de la pila (ver figura 6), situando dichos extremos en el mismo lado que el imán.

7. Colgar la bobina sobre los extremos libres de los clips (ver figura 7). Si la bobina no gira inmediatamente debemos ayudarla levemente. Con las cintas adhesivas fijaremos los clips a los bornes de la pila, pegaremos el iman a la superficie de la pila haciendo coincidir el eje de la estructura del cable con el centro de éste.

Al situar la bobina sobre el extremo de los clips cerramos el circuito por lo que se induce un campo magnético en cada una de las espiras de la bobina al pasar, por éstas, la corriente eléctrica generada por la pila. Dicho campo magnético se enfrenta al propio del imán por lo que se origina el giro de la bobina. El motor sólo se parará cuando la pila se agote, ya que, al estar lijado sólo un lado de uno de los extremos del cable, nunca se conseguiría el equilibrio estático del conjunto. Si ambos estuviesen lijados se produciría un equilibrio entre los campos magnéticos, no generando el movimiento. En caso de no contar con un cilindro de mayor grosor podemos usar una de las pilas pero recordar cuanto más delgado sea el cilindro mayor número de vueltas debemos realizar..

Si no funcione el motor asegúrese de que los clips están en contacto con los polos de la pila, las superficies perfectamente lijadas, o bien cambie la posición lateral del imán. Referencias:
http://fly.hiwaay.net/~palmer/motor_sp.html
http://www.geocities.com/TelevisionCity/Set/4567/elemot.htm

Semana 8 Martes

Equipo	5.16 Fuerza de Lorentz.	5.17 Motores (transformación de energía eléctrica en mecánica)	5.18 Ley de Faraday	Aplicaciones
1	La fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica. 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.	Motor Eléctrico Los motores eléctricos son máquinas que transforman la energía eléctrica, obtenida de una fuente de tensión o pila, en energía mecánica al originar un movimiento. El experimento consiste en la atracción y repulsión entre dos imanes, uno natural y uno electromagnético inducido por la corriente de la pila, lo que induce el movimiento. El campo electromagnético inducido en la bobina se debe a la corriente que circula por la espiral de cablel. ASí obtenemos un "imán artificial". Sin embargo, en el imán, dicho magnetismo es propio del material debido a su naturaleza magnética. Materiales Necesarios: • Una pila alcalina de tipo ' D ' o una pila de petaca • Cinta adhesiva • Dos clips de papel (cuanto más grandes mejor) • Un imán rectangular (como los que se usan en las neveras) • Cable de cobre esmaltado grueso (no con funda de plástico) • Un tubo de cartón de papel higiénico o de cocina (de poco diámetro) • Papel de lija fino • Opcional: Pegamento, bloque pequeño de madera para la base. Instrucciones: 1. Enrollar el cable de cobre alrededor del tubo de cartón, diez o más vueltas (espiras paralelas), dejando al menos 5 cm de cada extremo sin enrollar y perfectamente recto. Retire el tubo ya que sólo se utiliza para construir la bobina. También puedes enrollar el cable con cualquier objeto cilíndrico, por ejemplo, la misma pila del tipo D. Los extremos deben coincidir, es decir, quedar perfectamente enfrentados (ver figura 1) ya que serán los ejes de nuestro motor. Se puede utilizar una gota de pegamento entre cada espira o dar dos vueltas del cable de los extremos sobre la bobina para evitar la deformación de ésta. 2. Utilizando la lija, retirar completamente el esmalte del cable de uno de los extremos de la bobina, dejando al menos 1 cm sin lijar, en la parte más próxima a la bobina (ver figura 2). 3. Colocar la bobina sobre una superficie lisa y lijar el otro extremo del cable, simplemente por uno de los lados (por ello no hay que dar la vuelta a la bobina). Dejar al menos 1 cm sin lijar de la parte más próxima a la bobina (ver figura 3). 4. Fijar el imán a uno de los lados de la pila utilizando para ello el pegamento (ver figura 4). En caso de no contar con un cilindro de mayor grosor podemos usar una de las pilas pero recordar cuanto más delgado sea el cilindro mayor número de vueltas debemos realizar.. 5. Utilizando los clips, dejar dos ganchos en cada uno de los extremos habiendo entre éstos un ángulo de 90º (ver figura 5). Unos alicates planos o de punta fina pueden ser muy útiles. 6. Utilizar la cinta adhesiva para fijar el clip de papel a cada uno de los extremos de la pila (ver figura 6), situando dichos extremos en el mismo lado que el imán. 7. Colgar la bobina sobre los extremos libres de los clips (ver figura 7). Si la bobina no gira inmediatamente debemos ayudarla levemente. Con las cintas adhesivas fijaremos los clips a los bornes de la pila, pegaremos el iman a la superficie de la pila haciendo coincidir el eje de la estructura del cable con el centro de éste. Explicación Al situar la bobina sobre el extremo de los clips cerramos el circuito por lo que se induce un campo magnético en cada una de las espiras de la bobina al pasar, por éstas, la corriente eléctrica generada por la pila. Dicho campo magnético se enfrenta al propio del imán por lo que se origina el giro de la bobina. El motor sólo se parará cuando la pila se agote, ya que, al estar lijado sólo un lado de uno de los extremos del cable, nunca se conseguiría el equilibrio estático del conjunto. Si ambos estuviesen lijados se produciría un equilibrio entre los campos magnéticos, no generando el movimiento.	La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde: donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha. La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley: Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en: Vε donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.	Una aplicación industrial importante de la electrólisis es el horno eléctrico, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se obtiene el metal electrolíticamente. Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza.
2	la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga eléctrica q que se mueve con una velocidad v viene dada por la expresión: La fuerza electrostática es tangente en cada punto a las líneas de campo eléctrico, sin embargo, para el campo magnético se cumple que: La fuerza magnética es perpendicular a las líneas de campo B . Si la carga q se encuentra además bajo la acción de un campo eléctrico E, la fuerza resultante que actúa sobre ella es: conocida como la fuerza de Lorentz.
3
4	En física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada una corriente eléctrica.	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.	La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde: donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha. La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley: Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en: Vε donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.
5
6	La fuerza de Lorentz es la fuerza aplicada por una partícula que está cargada eléctricamente, sobre un campo electromagnético. Veamos la ecuación de la fuerza de Lorentz: Siendo que F representa la fuerza que fue aplicada en la carga puntiforme, por el campo electromagnético, E representa el campo eléctrico, B representa el campo magnético, q representa la carga eléctrica y v representa la velocidad de la carga	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.	La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa	Medir la intensidad del campo magnético en una región del espacio.

Demostración de la ley de Faraday:

Equipo	Diametro de la espira (de -5 a +5)	Grafica
1	5
2	10
3	15
4	20
5	25
6	30