Ingles Título del proyecto: Cañón de Gauss

Título del proyecto: Cañón de Gauss

Diseñado por:

Nombres: Jhon Edison Ortiz Penagos, John Edisson Ortegon Lagos

1.1. Planteamiento del problema de investigación y Justificación:

Buscando un experimento el cual relacione las leyes y fuerzas electromagnéticas con el movimiento mecánico de un cuerpo, se ha encontrado una un proyecto el cual cumple las necesidades para la investigación, de lo cual podremos obtener una comparación sobre las leyes de gauss, Faraday. Bio-Savat, en cada uno de los fenómenos que se tendrán es en este proyecto.

Con el planteamiento anterior mencionado, detallamos un poco sobre las relaciones existentes entre el movimiento de cargas dentro de los conductores y la fuerza electromotriz sobre un cuerpo en acción. De igual forma al hablar de electromagnetismo siempre relacionamos este fenómeno con inductores y bobinas.

Preguntas de Investigación:

• ¿Cómo funciona el cañón de gauss?
• ¿Que fenómenos intervienen en el proyecto?
• ¿Cómo relacionar las fuerzas electromagnéticas con el movimiento de las cargas?

1.2 Marco Teórico:

Ley de Gauss:

El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga q contenida dentro de la superficie, dividida por la constante ε0. pase por un material conductor. En este caso utilizaremos un solenoide, una bobina creada por varias espiras superpuestas una tras otra. La ley fundamental para el desarrollo de nuestro proyecto, porque el campo magnético implícito en el solenoide será el que impulsará el proyectil.

[pic 1]

Entonces el campo magnético en el solenoide es: B= µ ₒ n I, donde n= N/L, N=número de vueltas, L=longitud Al circular una corriente eléctrica por el solenoide se genera un campo magnético dentro de la bobina el cual será más uniforme cuanto más larga sea la bobina. El solenoide se polariza quedando con dos polos, los cuales denominaremos polo norte y polo sur. Al estar el material al interior del campo magnético los momentos dipolares magnéticos se alinean generando un vector llamado magnetización. Éste apunta en la misma dirección del campo magnético, si usamos materiales ferromagnéticos el vector magnetización aumenta debido a que la permeabilidad absoluta es mucho mayor a la del vacío.

[Miguel Angel Monge, Distribuciones continuas de carga: Ley de Gauss) ]

[pic 2]

La ley de inducción electromagnética de Faraday

Michael Faraday en Inglaterra descubrió en torno 1893 que un campo magnético induce una corriente en un conductor si varía el flujo del campo magnético a través del conductor. El fenómeno se conoce como inducción electromagnética.
 La inducción electromagnética permite transformar trabajo mecánico en corriente eléctrica (energía eléctrica), y lo contrario. El funcionamiento de los transformadores, de muchos medidores, detectores y sensores se basan en el fenómeno de inducción electromagnética

[Miguel Angel Monge, Distribuciones continuas de carga: Ley de Gauss), Pag 1 ]

[pic 3]

Ley de Bio-Savart:

Los científicos franceses Jean-Baptiste Biot y Félix Savart descubrieron la relación entre una corriente y el campo magnético que esta produce. Si bien esto se puede llevar a cabo con la ley de Ampere, la aplicabilidad de esta depende de la simetría en el sistema de corrientes. En electrostática se presenta una situación análoga para calcular el campo eléctrico: cuando hay simetría en una distribución de carga, utilizamos la ley de Gauss, pero cuando no la hay, podemos calcular el campo eléctrico con la ley de Coulomb.

[Jorge.” Fisica2”, Pag1]

[pic 4]

1.3 Objetivos:

a) Determinar las leyes fisicas que se cumple dentro del cañón de gauss.

c) Comprobar el correcto funcionamiento correcto del cañón de gauss.

1.4 Metodología:

• Materiales:

Materiales

• 20 metros de cable esmaltado cobre calibre 24
• Un tuvo plástico
• 6 condensadores de 4700 uf
• 1 Transformador de 12v
• 2 swiches para activar la carga de los condensadores
• Váquela universal

• Presupuesto:

Para el proyecto que tiene un presupuesto que $50.000 m/c de acuerdo a los materiales las cantidades y costos se relacionan en la siguiente tabla.

• Construcción

Iniciamos con la conexión del Fuente dé, debemos utilizar una borne para unir los cables salientes del transformador con unos cables nuevos unidos a la clavija de enchufe macho. De esta manera conseguiremos que nuevo transformador sea alimentado por la corriente eléctrica al enchufarlo. En el circuito secundario también tenemos otros dos cables (tres en realidad, pero el del medio es para conexiones a 12 V). Los dos cables que queremos utilizar los soldamos a la placa impresa de baquelita utilizando unos terminales.

[pic 5]

Lo siguiente es pinchar y soldar el puente rectificador. Éste tiene cuatro patas, dos de ellas para la corriente alterna y las otras dos para corriente continua, siendo una de ellas el extremo positivo y la otra el negativo. Posteriormente colocamos el interruptor en la salida + del puente y que vaya hasta las resistencias. Éstas van colocadas en paralelo.

[pic 6]

Tras la resistencia de 1200 Ω colocaremos el diodo LED. Antes de soldarlo debemos comprobar que circula en la dirección que hemos puesto. Para ello lo más fácil es mirar la longitud de las patas. La más larga es el ánodo que es lo que tenemos que conectar con el +. De esta manera, hay que colocar la pata más larga a la salida de la resistencia.

Seguido a esto conectamos y soldamos los condensadores en paralelo sobre la váquela, esto nos daría una diferencia de potencial igual en todos los condensadores, igualmente al tener un rectificador de diodos no ayudaría a que la carga siempre sea la misma y no tenga picos de voltaje.

[pic 7]

Bobinado:

Bobinado Para el bobinado de cobre simplemente hemos utilizado un tubo cilíndrico de plástico (ya que este material no es conductor), sobre el que hemos arrollado un cable conductor de un solo hilo. Para conseguir mayor campo magnético generado debemos aumentar el número de espiras, por lo que hemos arrollado el hilo conductor varias veces sobre la misma superficie.

[pic 8]

1.5 Impacto, Resultados Esperados y Estrategia de Comunicación:

Este proyecto tiene grandes aplicaciones potenciales, ya que a sido propuesto para su uso en el envío de carga útil al espacio. También como arma, ya que las ventajas incluyen el hecho de que no tiene partes móviles que se puedan desgastar, aparte del bajo costo del proyectil que solo debe ser un material ferromagnético y el hecho de que el único ruido perceptible es el movimiento del proyectil cuando este alcanza una alta velocidad.

1.4.1 Cronograma de Actividades: 

1. Resultados obtenidos

• Funcionamiento:

El transformador reducimos la tensión de 110 a 12 V. Con el puente rectificador hacemos que la corriente alterna que da el transformador pase a ser continua (en alterna los condensadores se cargarían y descargarían constantemente).

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