Efectos magnéticos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE

AGUASCALIENTES

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Ingeniería Electrónica

Maquinas Eléctricas

PRÁCTICA 1

“EFECTOS MAGNÉTICOS”

Alumnos:

Eduardo De Lara Morales 09150972

Irving Armando Padilla Aguilar 09150976

Jesús Manuel Pedroza Martin 09150958

Profesor:

M.C. José Alejandro Morones Alba

Fecha de realización:

Aguascalientes, Aguascalientes, a 16 de Febrero de 2012.

Fecha de entrega:

Aguascalientes, Aguascalientes, a 23 de Febrero del 2012.

INTRODUCCIÓN.

Efecto magnético de la corriente eléctrica.

Desde el siglo XVIII se intuía la relación entre la electricidad y magnetismo, porque se observaban desviaciones en las brújulas de los barcos cuando los rayos caían cerca de ellos sin embargo, no fue hasta 1820 cuando este fenómeno fue reproducido por primera vez por el danés Hans Christian Oersted (1777-1851). Observó como al acercar una aguja imantada a un hilo de platino por el que circulaba una corriente eléctrica suministrada por una pila de volta, la aguja giraba hacia un lado; si cambiaba el sentido de la corriente en el hilo, la aguja giraba hacia el otro lado.

Campo magnético creado por una bobina o solenoide.

En este caso, el campo magnético creado por la corriente al pasar a través de la bobina será mucho mayor, puesto que el campo magnético final será la suma de campos creados por cada una de las espiras.

Así pues, en una bobina, el campo magnético será más intenso cuanto mayor sea la intensidad de corriente que circule por ella y el número de espiras que contenga la bobina.

OBJETIVO.

Analizar y estudiar los efectos magnéticos producidos por medio de las bobinas.

Analizar y calcular calibres de alambre para las bobinas, y llevar a cabo cálculos generales para el estudio del tema.

MARCO TEÓRICO.

Campo magnético producido por una bobina.

Para un solenoide finito que consiste en N espiras estrechamente enrolladas, de un filamento que lleva una corriente I, el campo magnético muy dentro de la bobina es:

Intensidad de campo magnético.

H=NI/d=A⁄m

Donde:

N= número de vueltas

I= intensidad de la bobina

d=longitud de la bobina (m)

Las líneas de flujo magnético en el interior del solenoide son aproximadamente paralelas, están distribuidas uniformemente y muy próximas entre sí. Esto indica que el campo magnético dentro del solenoide es uniforme. Las líneas de flujo magnético entre las vueltas tienden a cancelarse unas con otras. El campo en el exterior fuera del solenoide no es uniforme y es débil.

Cálculo de la velocidad de arrastre Vd.

Densidad de corriente.- Para analizar con detalle el movimiento de las cargas, y no tan solo un movimiento general de las cargas, debemos trabajar con la densidad de corriente, (J, que es la rapidez de flujo de carga por unidad de superficie, que pasa por una área infinitesimal, dA).

J=I/A ,A/m2

Un campo eléctrico produce una fuerza sobre los electrones en un conductor, pero esta fuerza no produce una aceleración neta por que los electrones siguen chocando con los átomos o los iones que forman el conductor.

El efecto total de los choques es transferir energía cinética de los electrones a la aceleración a la energía de vibración de la red, los electrones adquieren una velocidad de arrastre.

q=nALe t=L/Vd → Vd=L/t I=q/t

I=VdnAe I/A=VdNe J=Vdne

Vd=J/ne

Donde:

Vd = Velocidad de arrastre.

e = 1.60218×〖10〗^(-19)C.

n = Número de electrones de conducción por unidad de volumen.

El número de electrones de conducción en una longitud L del conductor es nAL, en donde n es el número de electrones de conducción por unidad de volumen y AL es el volumen de la longitud L del conductor. Una carga de magnitud;

q=(nAL)e

Sale del conductor (segmento del alambre), a través de su extremo derecho en un tiempo t dado por:

t=L/Vd

Como sabemos I= q / t, entonces:

I=n Vd A e

Donde:

e = Carga del electrón, 1.602118x10-19 C

Por tanto el cálculo de la velocidad de arrastre que llevamos a cabo anteriormente es correcto y que:

Vd=J/((n e))

En los conductores las cargas se mueven con facilidad.

En los aislantes las cargas no se mueven con facilidad.

El los superconductores, que bajo ciertas condiciones, en especial a bajas temperaturas conducen la corriente sin limitación alguna.

Densidad de flujo magnético.

B=µH

Permeabilidad del núcleo (µ).- facilidad relativa que presta un medio para que en él se establezca un campo magnético o un flujo magnético.

µ=µ_r µ_o

Donde:

µ_r = permeabilidad relativa del material, adimensional

µ_O=4π×〖10〗^(-7) wb/(A∙m)

Calculo de la inductancia para una bobina de “n” vueltas.

L=(1.26N^2 μA)/(〖10〗^8 d)

Donde:

L= inductancia de la bobina (Henrios, H)

N= número de vueltas

µ= permeabilidad del núcleo (〖cm〗^2)

d= longitud de a bobina (cm)

MATERIAL Y EQUIPO.

Milímetro (2)

Bobinas (2)

Fuente de Alimentación Lab-Volt Mod. 8821-22 (1)

Puente RLC (1)

Factorímetro (1)

Imán (2)

Tubos de hierro (2)

Cables para conexión

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Determinación de la polaridad para un solenoide.

El transformador tiene un transitorio en el que hay en el bobinado secundario en C.A ejerce fuerza electromotriz inducida.

Primero que nada se realizaron las mediciones del campo magnético dentro de un solenoide, al cuales se le determinó su polaridad empleando la ley de la mano derecha y se comparó con el campo magnético teórico contra el calculado basándose en el valor de la intensidad de corriente que circula a través del solenoide. Para llevar a cabo las mediciones de este se utilizó el Puente RLC.

Levita Magnética.

Teniendo la bobina con corriente y determinado su polaridad del campo magnético procedimos a introducir en el centro de ella una rondana de hierro la cual al ser introducida la corriente disminuyó y el objeto se adhirió a un costado del embobinado. Al retirarle la corriente el objeto caía al energizarlo se volvía a adherir, en cierta forma actuaba como un imán.

Balero magnético.

En este experimento en la bobina en la que trabajábamos en el experimento anterior, la energizamos con una voltaje de 6.27 Volts en corriente directa, después le introducimos un pedazo de hierro (corto), también conectamos al experimento un amperímetro y un Factorimetro, entonces la bobina este cortaba líneas de flujo magnético, creando como reacción que el tubo de hierro corto se magnetizara y se polarizara. Al momento de introducir y sacar el pedazo de hierro se producía corriente y el voltaje aumentaba pero después regresaba a su estado original. La corriente bajaba cuando se introducía el pedazo de hierro pero se recuperaba al estado original cuando se sacaba el tubo de hierro. Si se calentaba de más este se podría destruir a causa de un corto.

Balero magnético en C.A

Tenemos el experimento anterior solo que en esta ocasión lo conectaremos con corriente alterna, en corriente alterna la polaridad de este experimento cambiara por si misma (ya no será necesario cambiar el sentido de la corriente), ya que se realizará un campo magnético variable el cual varía alrededor de 60 por segundo.

Para comprender un poco mejor este experimento se llevaron a cabo algunos cálculos lo cuales se ilustran el apartado de resultados.

Levita con imán vibrador.

Tenemos el solenoide energizado con corriente alterna, y cuando se aumenta la corriente giraba 60 veces por segundo, esto lo hacía porque al acercar cualquier objeto metálico su polaridad cambiaba

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