PROBLEMAS:
Una espira de 600cm² de área pasa por entre un campo magnético formando un ángulo de 90°. Si la densidad de flujo es de 3.2Τ, ¿Cuál será el flujo magnético que pasa por la espira?
DATOS FORMULA DESARROLLO
A= O.O6m² Β=φ/A φ= (3.2T) (0.06m²) = 0.192Wb
B=3.2T Φ=BXA
Φ?
Una carga eléctrica de 8μC atraviesa un campo eléctrico a una velocidad de 5 x 10⁶ m/s, perpendicularmente a las líneas de flujo. Si la densidad de flujo magnético en de 1.4 T, ¿Cuál será la fuerza magnética que soporta la carga?
DATOS FORMULA DESARROLLO
Q=8Μc F= Q V B Senθ F= (8X10⁻⁶C) (5 x 10⁶ m/s) (1.4T)(1)= 56N
V= 5 x 10⁶ m/s
B=1.4T
F?
¿Cuál será la inducción magnética (B) en el aire si por un alambre de 80m de longitud circula una corriente de 12 A? (μ₀=4π x 10⁻⁷T ⁷•m/A)
DATOS FORMULA DESARROLLO
L= 80m B=μІ / 2πd B= (μ₀=4π x 10⁻⁷T ⁷•m/A)(12A) = 3X10⁻⁸T
I=12A (2π) (80 m)
B?
¿Cuál será la inducción magnética de un solenoide de 580 vueltas de alambre de cobre enrollado en un núcleo de hierro de 80 cm de longitud, si la permeabilidad relativa del hierro es de 13 000 y la corriente eléctrica que pasa por la bobina es de 18 mA?
DATOS FORMULA DESARROLLO
N=580 B= μ N I / L B= (13000) (μ₀=4π x 10⁻⁷T ⁷•m/A) (580) (18x 10⁻³ A) =
L= 0.8m 0.8 m
I= 18x 10⁻³ A B= 0.213T
μ = (13000) (4π x 10⁻⁷T ⁷•m/A)
Determina la fem en una bobina de alambre de120 espiras que tiene un área de 60 cm² y atraviesa un campo eléctrico cuya intensidad es de 3.2T, si en un tiempo de 0.07 s la intensidad aumenta a 8.1 T
DATOS FORMULA DESARROLLO
N=120 ∆φ=∆B A E= (-120) (0.0294T.m²)
t=0.07s E= -N (∆φ/∆t) 0.07s
A-B= 3.2-8.1= -4.9 E=-50.4 V
∆φ= (-4.9T) (0.OO6m²) = -0.0294T.m²
domingo, 30 de noviembre de 2008
PROBLEMAS
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CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINÚA
Circuitos de corriente continúa
Circuitos simples, resistores en serie
Un circuito eléctrico consiste en cierto número de ramas unidas entre si, el circuito mes sencillo consta de una sola fuente de fem unida a una sola resistencia externa, si representa la fem y R indica la resistencia total, la ley de Ohm queda como:
=IR
Se dice que dos mas elementos están en serie si tienen un solo punto en común que no esta conectado a un tercer elemento. La corriente puede fluir únicamente por una sola trayectoria por los elementos en serie.
La corriente que circula por cada resistor debe ser idéntica, puesto que existe una sola trayectoria. I = I1 = I2 = I3
La ley de ohm se aplica por iguala cualquier parte del circuito:
El voltaje externo (v) representa la suma de las energías perdidas por unidad de carga al pasar por cada resistencia: V = V1+ V2+ V3
RESISTORES EN PARALELO
Un circuito en paralelo es aquel en el que dos o mas componentes se conectan a dos puntos comunes del circuito.
La corriente total en un circuito en paralelo es igual a la suma de las corrientes en los ramales individuales.
Las caídas de voltaje a través de todos los ramales del circuito en paralelo deben ser de igual magnitud.
El reciproco de la resistencia equivalente es igual a la suma de los recíprocos de las resistencias individuales conectadas en paralelo.
La resistencia equivalente de dos resistores conectados en paralelo es igual a su producto dividido entre su suma.
FEM Y DIFERENCIA DE POTENCIAL TERMINAL
Hemos supuesto que toda resistencia al flujo de corriente se debe al elementos de un circuito que son externos a la fuente de fem, sin embargo esto no es del todo cierto, ya que hay una resistencia inherente a cada fuente de fem, esta resistencia externa se representa con el símbolo r y se muestra esquemáticamente como una pequeña resistencia en serie con la fuente de fem, el voltaje real (vt) entre las terminales de una fuente de fem con una resistencia interna r se expresa :Vt = -IR
MEDICION DE LA RESISTENCIA INTERNA
La resistencia externa de una batería se puede medir en el laboratorio con un voltímetro, un amperímetro y una resistencia de valor conocido, el voltímetro es un instrumento con una resistencia sumamente alta.
Se dice que a la fem de una batería suele llamarse diferencia de potencial a circuito abierto.
INVERSION DE LA CORRIENTE MEDIANTE UNA FUENTE DE FEM
Un generador desempeña una función similar ya que convierte la energía mecánica en energía eléctricas una fuente de mayor fem se conecta en dirección opuesta a una fuente de menor fem.la corriente circula a través de esta ultima Terminal positiva a su Terminal negativa, todo esto da por resultado una perdida de energía química o mecánica
*la energía eléctrica en una cantidad igual a se almacena como energía química en la batería.
*la energía se pierde debido a la resistencia interna de la batería.
Por lo tanto el voltaje V2 en las terminales, que representa la caída total de potencial en la batería, se expresa asi:
v2 = + Ir2
a lo largo de todo el circuito la perdida de energía debe ser igual a la energía ganada.
ENERGIA GANADA POR UNIDAD DE CARGA = ENERGIA PERDIDA POR UNIDAD DE CARGA
LA CORRIENTE SUMINISTRADA A UN CIRCUITO ELECTRICO CONTINUO ES IGUAL A LA FEM NETA DIVIDIDA ENTRE LA RESISTENCIA TOTAL DE UN CIRCUITO,INCLUIDA LA RESISTEMNCIA INTERNA.
LEYES DE KIRCHHOFF
Una red eléctrica es un circuito complejo que consta de cierto numero de trayectorias cerradas o mayas por donde circula corriente.
primera ley de kirchhoff = la suma de las corrientes que entran en una unión es igual a la suma de las corrientes que salen de esa unión.
Segunda ley de kirchhoff = la suma de las fem alrededor de cualquier malla cerrada de corriente es igual a la suma de todas las caídas de IR alrededor de dicha malla.
Un nodo es cualquier punto en un circuito donde confluyen tres o mas alambres
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sábado, 29 de noviembre de 2008
✦ MAGNETISMO Y CAMPO MAGNETCO✦
✦ MAGNETISMO Y CAMPO MAGNETCO✦
INTRODUCCION.
En esta 1era. parte de nuestro capitulo hablaremos de temas relacionados con el magnetismo, como inducción, retentividad, saturación y permeabilidad. Conoceremos la ley de la fuerza magnética, las líneas de flujo, la teoría moderna del magnetismo y la relación entre campo magnético y corriente eléctrica.
Observaremos nuevas unidades para calcular el flujo, la permeabilidad y permeabilidad relativa…
☆MAGNETISMO☆
La palabra magnetismo proviene de la Antigua ciudad de magnesia, donde hace aproximadamente 2000 años se encontraron algunos fragmentos de piedra de “imán” de magnetita que es un oxido de hierro. Estos imanes naturales atraían algunos trozos de hierro. Actualmente, a la acción que atrae a dichos pedazos de hierro (que no estaban magnetizados) se le concoce como magnetismo.
Si realizáramos un experimento una barra imantada (o un imán) se introduce a un recipiente que contenga pequeños trozos de hierro, al retirar dicha barra de nuestro recipiente, observaríamos que los pedazos de hierro se adhieren mas en los extremos del imán que en cualquier otra parte .
A estas regiones se les conoce como polos magnéticos.
Fig.1. Regiones en los que se adhieren más los fragmentos de hierro (polos magnéticos)
Estos polos magnéticos se les conoce como “polos norte” o “polo sur”. Lo mismo que sucede con las cargas positivas negativas y positivas, dos polos norte, o dos polos sur, se repelen entre si, mientras que un polo norte y un polo sur al estar en contacto se atraen mutuamente. Así como lo dice la ley de la fuerza magnética:
“Polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos diferentes se atraen”
☆CAMPOS MAGNETICOS☆
A las regiones que se encuentran alrededor del imán se les conoce como campos magnéticos y las líneas que lo forman se llaman líneas de flujo y son muy útiles para visualizar los campos magneticos. En las sig. figuras se puede apreciar como actúan las líneas de flujo. Como se puede observar, las líneas de flujo magnético salen del polo norte de un imán y entran en el polo sur.
Estas líneas no tienen puntos iniciales o finales; solamente forman espiras continuas que pasan a través de la barra metalica. Tambien observamos como se comportan las líneas de flujo entre dos polos diferentes y dos polos iguales.
DUBUJO DE LAS LINEAS DE FLUJO…….
http://images.google.com.mx/images?gbv=2&hl=es&q=lineas+de+flujo+entre+polos
☆TEORIA MODERNA DEL MAGNETISMO☆
El magnetismo de la materia es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sutancias. Asi se puede deducir que el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, diminutos imanes obviamente con polos norte y polos sur.
La polaridad magnética se debe al espin de los electrones y al movimiento de estos, alrededor del núcleo. A pesar de que todavía no se conoce a fondo el comportamiento de los electrones cuando se encuentran en movimiento, se cree firmemente que los campos magnéticos de todas las partículas deben ser causados por cargas en movimiento.
Los átomos en un material magnético están agrupados en microscópicas regiones magnéticas conocidas como dominios. Todos los átomos que se encuentran dentro de un dominio, están polarizados magnéticamente a lo largo de un eje. Cuando tenemos un material NO magnetizado, estos dominios se orientan al azar. Si un gran numero de dominios se orientan en la misma dirección, nuestro material tendrá fuertes propiedades magnéticas.
Una barra de hierro NO magnetizada puede ser transformada temporalmente en una barra imantada con solamente sostener un imán cerca o en contacto con ella. A este proceso se le conoce como inducción magnética.
Un ejemplo lo tenemos al colocar tachuelas cerca de una barra imanada, esta barra esta pegada a un imán como lo muestra la Fig.
Estas tachuelas imantadas
Se han magnetizado y se AQUÍ VA LA FIGURA DEL IMAN Y LAS TACHUEL
Convierten temporalmente,
En imanes. A pesar de no estar en
Contacto directo con el imán
La inducción magnética se explica por medio de la teoría del dominio. La introducción de un campo magnético provoca la alineación de los dominios y da por resultado la magnetización.
El magnetismo inducido, es temporal porque al retirar el campo magnético, los dominios se vuelven a desorientar. Si los dominios permanecen alineados después de haber retirado el campo magnético, entonces el material se magnetiza permanentemente. Esta característica o capacidad para retener el magnetismo se le conoce como retentividad.
A partir de la teoría del dominio podemos hablar de la saturación magnética. Esta propiedad se refiere al límite para el grado de magnetización que experimenta un material. Al alcanzar este límite, ningún campo externo, por más fuerte que sea, podrá incrementar la magnetización.
☆DENSIDAD DE FLUJO Y PERMEABILIDAD ☆
Se ha establecido que las líneas del campo eléctrico se dibujan de modo que su espaciamiento en cualquier punto permita determinar la fuerza del campo eléctrico en ese punto. El numero de lineas ∆n dibujadas a través de la unidad de área ∆A es proporcional a la intensidad del campo eléctrico E.
∆N/∆A= €E
Aqua VA OTRO DUÇIBUJOOOOO…
YEAHHH...
JHH
La constante de proporcionalidad €, que determina el numero de líneas dibujadas, es la permisividad del medio a través del cual pasan las líneas.
Se puede realizar una descripción análoga de un campo magnético considerando al flujo magnético que pasa a través de una unidad de área perpendicular A┴. A esta razón B se le llama densidad de flujo magnético.
“La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el numero de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.”
B = flujo (Φ) / area (A┴)
La unidad de flujo magnético en el SI es el Weber (wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado que es igual a 1 tesla (T). En resumen:
1T=1 wb/m²
Definiremos un nuevo vector de campo magnético que no depende de la naturaleza de un medio, que es la intensidad de campo magnético, H. Asi tenemos que:
B = Φ/ A┴=µH
Donde la constante de proporcionalidad µ es la permeabilidad del medio a través del cual pasan las líneas de flujo. La permeabilidad de un medio con una característica que constituye la medida de su capacidad para establecer líneas de flujo magnetico. Cuanto mayor sea la permeabilidad del medio, mas líneas de flujo pasaran a través de la unidad de área.
La permeabilidad al vacío se denota por µ0 y tiene las siguientes unidades:
µ0=4 x 10¯⁷ wb/ A ‧ m = 4π x 10¯⁷ T ‧ m /A
Observando la ecuación que analizamos anteriormente podemos escribir la formula en el caso del vacío y seria de la siguiente manera:
B = µ0 (H)
Si un material no magnético, como el vidrio, se coloca en un campo magnético, la distribución del flujo no cambia apreciablemente en relación con la que se ha establecido para el vacío. Sin embargo cuando un material altamente permeable, como el hierro dulce, se coloca en l mismo campo, la distribución del flujo se altera considerablemente. La densidad del flujo B también se le conoce como inducción magnética que ocurre al magnetizar un material permeable por medio de inducción y da por resultado una mayor intensidad de campo.
La razón de la permeabilidad del material respecto a la correspondiente al vacío se llama permeabilidad relativa y es:
µr = µ/µ0
Los materiales con una permeabilidad relativa ligeramente menor que la unidad tienen la propiedad de ser repelidos por un imán fuerte, se dice que dichos materiales son diamagnéticos.
Los materiales con una permeabilidad relativa ligeramente mayor que la del vacío se dice que son paramagnéticos.
Solo unos cuantos materiales, como el hierro, cobalto, níquel, acero, y aleaciones de estos metales, tienen permeabilidades extremadamente altas. Dichos materiales, que son fuertemente atraídos por un imán, son ferromagnéticos.
☆CAMPO MAGNETICO Y CORRIENTE ELECTRICA ☆
En el transcurso de una demostración, en 1820, Hans Oersted presento un experimento para que algunos de sus estudiantes observaran que las cargas en movimiento no interactuaban. Coloco la aguja magnética de una brújula cerca de un conductor. Para su sorpresa, cuando envió la corriente a través del alambre, una fuerza giratoria actuó sobre la aguja de la brújula hasta que esta apunto en una dirección perpendicular al alambre. Mas aun, la magnitud de la fuerza dependía de la orientación relativa de la aguja de la brújula y la dirección de la corriente. La máxima fuerza de giro se presento cundo el alambre y la aguja estaban en posición paralela antes de que circulara la corriente. Si inicialmente estaban en posición perpendicular, no se experimentaba ninguna fuerza. Evidentemente, se establece un campo magnético debido a la gran carga en movimiento a través del conductor. Con este experimento se demostró que un poderoso imán no ejerce ninguna fuerza sobre la carga estática.
En el mismo año que Oersted hizo su descubrimiento, Ampere encontró que existen fuerzas entre dos conductores por donde circula una corriente. Dos alambres por los que fluía corriente en la misma dirección se atraían entre si, mientras que corrientes con direcciones opuestas originaban una fuerza de repulsión. Unos cuantos años después, Faraday descubrió que el movimiento de un imán al acercarse o alejarse de un circuito eléctrico produce una corriente en el circuito. Actualmente, todos los fenómenos magnéticos pueden explicarse en términos de cargas eléctricas en movimiento.
TEMAS RESUMIDOS POR: Gabriela Márquez francisco. ♥chica fiisica ♥
INFORMACION DE: Física, conceptos y aplicaciones 7ª. Edición. Paul E. Tippens.
FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO
La dirección de la fuerza magnética F sobre una carga positiva en movimiento con velocidad v en un campo de densidad de flujo B puede considerarse mediante la regla del tornillo de rosca derecha.
La dirección de la fuerza magnética F sobre una carga positiva en movimiento es la misma que la dirección de avance de un tornillo de rosca derecha si gira de V a B.
Si la carga en movimiento es negativa, como es el caso del electrón, la fuerza magnética tendrá una dirección opuesta al avance del tornillo de rosca derecha.
La magnitud de la fuerza magnética varía de acuerdo con el ángulo que la carga en movimiento forma con la dirección del campo magnético.
Se resume la proporcionalidad.
F x qv Sen Ѳ
Para definir la densidad de flujo magnético como razón constante.
B= F / qv sen Ѳ
Un campo magnético que tenga una densidad de flujo equivalente a un testa, ejercerá una fuerza igual a un newton sobre una carga de un columb que se mueva en forma perpendicular al campo, con una velocidad de un metro por segundo.
1 T = 1 N/(C ∙ m/s) = 1 N/A ∙ m
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sábado, 15 de noviembre de 2008
INTRODUCCION ELECTROMAGNETICA
LEY DE FARADAY
Faraday descubrió que cuando un conductor corta las líneas de flujo magnético, se produce una fem entre los extremos de dicho conductor.
1.- el movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético induce una fem en el conductor.
2.- la dirección de la fem inducida depende de la dirección del movimiento del conductor respecto al campo.
3.- la magnitud de la fem es directamente proporcional a la rapidez con la que el conductor corta las líneas de flujo magnético.
4.- la magnitud de la fem es directamente proporcional al número de espiras del conductor que cruza las líneas de flujo.
Para calcular la fem inducida en una bobina de N espiras es:
12 ε =-N∆ϕ∆t' type="#_x0000_t75">
Donde 12ε' type="#_x0000_t75"> = fem medida incluida
12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = cambio en el flujo magnético durante un espacio de tiempo 12∆t' type="#_x0000_t75">.
Un flujo magnético que cambia con una rapidez de un weber por segundo inducirá una fem de 1 volt por cada espira del conductor.
Un cambio en el flujo 12 Ï•' type="#_x0000_t75"> puede expresarse principalmente en dos formas:
1.- Al cambiar la densidad de flujo B a través de una espira.
12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = ( 12∆' type="#_x0000_t75"> B) A
2.- Al cambiar el area efectiva A en un campo magnético de densidad de flujo B constante:
12∆ϕ' type="#_x0000_t75"> = B(A)
FEM INDUCIDA POR UN CONDUCTOR EN MOVIMIENTO
El flujo magnético que penetra la espira aumenta a medida que el área de la espira aumenta. Se induce una fem en el conductor en movimiento, y circula una corriente por la espira. Recordando que una carga en movimiento en un campo magnético experimenta una fuerza que se calcula con esta expresión:
F = qvB
La fem inducida en un conductor de longitud L se mueve con una velocidad v perpendicular a un campo magnético B. El trabajo por unidad de carga representa la fem inducida, expresada por:
12 ε= tabajoq= FLq=qvBLq ' type="#_x0000_t75">
= BLv
Si la velocidad v del alambre en movimiento tiene una dirección que forma un ángulo 12θ' type="#_x0000_t75"> con el campo B es necesaria una formar más general para la ecuación anterior:
12ε=BLvsinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.1)
LEY DE LENZ
Ley de Lenz: Una corriente inducida fluirá en una dirección tal que por medio de su campo magnético se opondrá al movimiento dl campo magnético que le produce.
Regla de la mano derecha para determinar la dirección de la corriente inducida. Está regla también se conoce como la regla de Fleming.
Regla de Fleming: si el pulgar, el dedo índice y el dedo medio de la mano derecha se colocan en ángulo recto entre sí, apuntando con el pulgar en dirección en que se mueve el conductor, y apuntando con el índice en la dirección del campo (N a S), el dedo medio apuntará en la dirección convencional de la corriente inducida.
EL GENERADOR DE CA
Un generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica. La construcción de un generador simple básicamente está formado por tres componentes: un imán inductor, una armadura y anillos colectores con escobillas. El inductor puede ser un imán permanente o un electro imán.
La energía mecánica se suministra al generador al girar la armadura en el campo magnético. La energía eléctrica se genera en forma de una corriente inducida.
La dirección de la corriente inducida debe obedecer la regla de Fleming de movimiento flujo-corriente.
Si la espira gira en un círculo de radio r, la velocidad instantánea v se puede determinar por medio de esta ecuación:
12v =ωr' type="#_x0000_t75">
Donde 12ω' type="#_x0000_t75"> es la velocidad angular en radianes por segundo. Al sustituir en la ecuación (31.1) se obtiene la fem instantánea
12ε =BLωrsinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.2)
La fem instantánea total es igual al doble del valor obtenido mediante la ecuación (31.2) por lo tanto
12εinst =2BLωr sinθ' type="#_x0000_t75">
Ecuación (31.3)
Pero el área A de la espira es
A = L 12×2r' type="#_x0000_t75">
Y la ecuación (31.3) puede simplificarse más:
12εinst =NBAωsinθ' type="#_x0000_t75">
Esta ecuación pasada expresa un importante principio relacionado con el estudio de las corrientes alternas:
Si la armadura gira con la velocidad angular constante en un campo magnético constante, la magnitud de la fem inducida varía en forma sinusoidal respecto al tiempo.
La unidad para la frecuencia en el SI es el hertz (Hz), que se define como un ciclo por segundo.
12 1 Hz = ciclo/s = 1 s-1' type="#_x0000_t75">
Por lo tanto, una corriente alterna de 60 ciclos por segundo tiene una frecuencia de 60 Hz.
EL GENERADOR DE CC
Un generador simple de ca puede convertirse en un generador de cc reemplazando los anillos colectores por un conmutador de anillo partido.
El generador de cc, en un momento de torsión externo origina una corriente eléctrica. El conmutador invierte las conexiones de las escobillas dos veces por cada revolución.
La fem está siempre en la dirección positiva, pero se eleva a una valor máximo y después decae a cero dos veces por cada giro completo. Los generadores de cc de uso cotidiano se diseñan con numerosas bobinas colocadas en varios planos, de tal forma que la fem producida es mayor y casi constante.
En un motor eléctrico, un momento de torsión magnético ase que una espira, por donde fluye la corriente, gire en un campo magnético constante.
Cualquier motor es al mismo tiempo un generador.
La ley de Lenz , una fem inducida de ese tipo debe oponerse ala corriente que se le da al motor. A la fem inducida en un motor se le llama fuerza contraelectromotriz.
El efecto de una fuerza contraelectromotriz es reducir el voltaje neto que se suministra a las bobinas de la armadura del motor.
El voltaje neto que se suministra a las bobinas de la armadura es igual al voltaje aplicado V menos el voltaje incluido Eb.
VOLTAJE APLICADO – VOLTAJE INDUCIDO = VOLTAJE NETO
L a Ley de Ohm nos dice que, el voltaje neto a través de las bobinas de la armadura es igual al producto de la resistencia R de la bobina por la corriente I
V - Eb = IB
La corriente que fluye por un circuito que incluye un motor está determinada por la magnitud de la fuerza contraelectromotriz.
La magnitud de esta fem inducida depende de la velocidad de rotación de la armadura.
El incremento del voltaje neto da como resultado una mayor corriente en el circuito y puede causar un sobrecalentamiento del motor e incluso provocar que èste se queme.
TIPOS DE MOTORES
Los Motores de cc se clasifican de acuerdo a la forma en que se están conectadas las bobinas y la armadura.
Cuando las bobinas de la armadura se conectan en serie se dice que el motor esta en serie. Este tipo de motor suministra corriente, energía tanto al devanado del campo como al de la armadura.
Cuando la armadura gira lentamente, la fuera contraelectromotriz es pequeña y la corriente es grande. En consecuencia, se desarrolla un gran momento de torsión a bajas velocidades.En un motor devanado en derivación, el devanado del campo y el de la armadura están conectados en paralelo. El voltaje total se aplica a través de ambos devanados. La principal ventaja es que crea un momento de torsión más constante para un amplio intervalo de velocidades. El momento de torsión inicial es generalmente menor que el necesario para un motor similar devanado en serie. En algunas ocasiones el devanado del campo esta dividido en dos partes, una de las cuales se conecta en serie con la armadura y la otra en paralelo, se llama motor compuesto.
http://www.telefonica.net/web2/tecnoycosas/recursos/motores_archivos/image016.jpg
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sábado, 1 de noviembre de 2008
MAGNETISMO Y CAMPO MAGNETICO
INTRODUCCIÓN.
En esta 1era. parte de nuestro capitulo hablaremos de temas relacionados con el magnetismo, como; inducción, retentividad, saturación, permeabilidad, etc.Conoceremos la ley de la fuerza magnetica, las lineas de flujo,la teoria moderna del magnetismo y la rlacion entrea campo magentico y corriente elecrtica.
MAGNETISMO
La palabra magnetismo proviene de la antigua ciudad de Magnesia, donde hace apriximadamente 2000 años se en copntraron algunos fragmentos de piedra de "iman" o magnetita.Estos "imanes naturales" atraian algunos trozos de hierro.Actualmente, a la accion de que atrae a dichos pedazos de hierro
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lunes, 27 de octubre de 2008
PROYECTO: APAGADOR ELECTRONICO
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semana de Ciencia y Tecnologìa
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viernes, 12 de septiembre de 2008
TEMPERATURA Y DILATACIÒN
TEMPERATURA Y DILATACIONTEMPERATURA Y ENERGIA TERMICA
La energía potencial como la cinética está asociadas con el movimiento molecular.Cuando dos objetos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transfiere energía de uno a otro.La transferencia de energía térmica que se debe tan solo a una diferencia de temperatura se define como calor. El calor se define como a transferencia de energía térmica debida a una diferencia de temperatura.La energía térmica representa la suma de las energías potencial y cinética de todas las moléculas.
LA MEDICION DE LA TEMPERATURA
La temperatura se determina generalmente midiendo algunas cantidades mecánicas, ópticas o eléctricas que varían con la temperatura.La variación se puede usar como calibración para medir la temperatura . Un dispositivo calibrado en esta forma se llama termómetro. Un termómetro es un dispositivo que, mediante una escala graduada, indica su propia temperatura., se origino a partir de una escala desarrollada por el astrónomo sueco Anders Celsius (1702-1744). En la escala Celsius , se asigno en forma arbitraria el numero 0 al punto de congelación y el numero 100 al punto de ebullición .Otra escala para medir la temperatura fue desarrollada en 1714 por Gabriel Daniel Fahrenhei.
TERMOMETRO DE GAS
Un termómetro muy exacto con un extenso rango de medición se puede construir utilizando las propiedades de un gas. Todos los gases cuando se calientan, se dilatan casi en la misma forma.
LA ESCALA DE TEMPERATURA ABSOLUTA
Las escalas Celsius y Fahrenhei tienen una seria imitación. Ni 0º ni 0ºF representan realmente una temperatura de 0. Si no fuera así el sistema estaría en equilibrio térmico.
DILATACIÒN LINEAL
Un cambio de un sólido en una dimensión se llama dilatación lineal. Las unidades de grados ósea 1/Cº o 1/Fº .
Algunos coeficientes de dilataciónMaterialα ( ° C-1 )
Hormigón ~1,0 x 10-5
Hierro, acero12 x 10-6
Plata2,0 x 10-5
Oro1,5 x 10-5
Invar0,04 x 10-5
Plomo3,0 x 10-5
Zinc2,6 x 10-5
Aluminio2,4 x 10-5
Latón1.8 x 10-5
Cobre1,7 x 10-5
Vidrio ~0,7 x 10-5
Cuarzo0,04 x 10-5
Hielo5,1 x 10-5concreto 10 acero 11.5 hierro11.7
http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilatación
DILATACIÒN DE AREA
La dilatación lineal no se restringe a la dilatación de un sólido. Cualquier línea recta aumenta su longitud por unidad de longitud con una velocidad dada por su coeficiente de dilatación a.L= Lo (1 + a ∆t )W = Wo (1 + a ∆t )∆A = YAo ∆t A = Ao + YAo ∆t y = 2 a
DILATACIÒN DE VOLUMEN
La dilatación del material calentado es la misma en todas direcciones .El volumen de un liquido, gas o sólido tendrá un incremento en volumen predecible al aumentar la temperatura.
La dilatacion cubica es:V=Vo(1+β∆T)para la dilatacion es:L=Lo (1+α∆T)OJO! para los fluidos no es lo mismo!!β≠3αa menos que sea la dilatacion volumetrica de un solido.V=volumenVo=volumen inicialβ=coeficiente de dilatacion cubicaα=coefficiente de dilatacion∆T=variacion de temperatura (temperatura final menos temperatura inicial)
Ejemplos: α para: concreto: 12.10^-6aluminio 24.10^-6
Ejemplos de βAlcohol etilico: 0,745.10^-3
Mercurio: 0,182.10^-3
Aire: 3,5.10^-3
Petroleo: 0,89.10^-
3http://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070424160321AAVVfju
DILATACIÒN ANOMADA DEL AGUA
La dilatación o contracción del agua se puede medir fácilmente observando el nivel del agua . A medida que se incrementa la temperatura del agua, se eleva en forma continua.La densidad crece gradualmente hasta que el agua alcanza el punto de congelación .El hielo ocupa un volumen mayor al agua.
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CANTIDAD DE CALOR
CANTIDAD DE CALOR
17 Cantidad de calor17.1 El significado de calor En el pasado se creía que dos sistemas alcanzaban su equilibrio térmico por medio de la transferencia de una sustancia llamada calórico. Rumford acabo con la teoría del calórico basándose en sus experimentos. Por lo cual surgió la idea de que el trabajo mecánico era el responsable de la generación de calor. Y ya después sir James Prescott Joule estableció la equivalencia de calor y trabajo como dos formas de energía.17.2 La cantidad de calorExisten tres antiguas unidades; estas unidades se basaron en la energía térmica requerida para producir un cambio patrón. Son la caloría, la kilocaloría y la unidad térmica británica. Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua en grado Celsius. Una kilocaloría (Kcal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado Celsius (1 kcal = 1000 cal).Una unidad térmica británica (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra patrón (lb) de agua en un grado Fahrenheit.La libra masa se relaciona con el gramo y el kilogramo en la siguiente forma:1 lb = 454g = 0.454 kg17.3 capacidad de calor especificoLa capacidad calorífica de un cuerpo es la relación del calor suministrado respecto al correspondiente incremento de temperatura del cuerpo.El calor especifico de un material es la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa.La unidad de SI para el calor especifico designada al joule para el calor, al kilogramo para la masa, y al kelvin para la temperatura.Los calores específicos para la mayoría de las sustancias de uso común aparecen en la siguiente tabla:Calores específicosSustancia J/Kg·C° cal/g·C°Btu/lb·F°Acero 480 0.114 Agua 4186 1.00 Alcohol 2500 0.60 Aluminio 920 0.22 Cobre 390 0.093 Hielo 2090 0.5 Hierro 470 0.113 Latón 390 0.094 Mercurio 140 0.033 Oro 130 0.03 Plata 230 0.056 Plomo 130 0.031 Trementina 1800 0.42 Vapor 2000 0.48 Vidrio 840 0.20 Zinc 390 0.092La cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m en un intervalo t, partiendo de la ecuación, esQ = mc ∆tDonde c es el calor especifico de la masa.17.4 La medición del calorEl término calor se a presentado como la energía térmica absorbida ó liberada durante un cambio de temperatura.Si la energía debe conservarse, decimos que el calor perdido por los cuerpos calientes debe ser igual al calor ganado por los cuerpos fríos.Calor perdido = calor ganado Al aplicar esta ecuación general para la conservación de la energía térmica, la cantidad de calor ganado ó perdido por cada objeto se calcula a partir de la ecuaciónQ = mc ∆tEl término ∆t representa el cambio absoluto en la temperatura cuando se aplica a las ganancias ó pérdidas.En un experimento real, la porción del termómetro que queda dentro del calorímetro absorbería aproximadamente la misma cantidad de calor que 0.5 g de agua. Esta cantidad, llamada el equivalente del agua del termómetro, debe sumarse a la masa de agua en un experimento de precisión.17.5 Cambio de fase Cuando una sustancia absorbe una cierta cantidad de calor, la rapidez de sus moléculas aumenta y su temperatura se eleva.El cambio de fase de sólido a líquido se llama fusión, y la temperatura a la cual se produce ese cambio se conoce como el punto de fusión. La cantidad de calor requerido para fundir una unidad de masa de una sustancia en su punto de fusión se llama el calor latente de fusión de esa sustancia.El calor latente de fusión de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de la fase sólida a líquida a su temperatura de fusión.El cambio de fase de un líquido a vapor se llama vaporización, y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia. La cantidad de calor necesaria para evaporar una unidad de masa se llama calor latente de vaporización.El calor latente de vaporización de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor a su temperatura de ebullición.Calores de fusión y calores de evaporización de diversas sustanciassustanciaPunto de fusión °CCalor de fusiónPunto de ebulliciónCalor de vaporizaciónsustanciaPunto de ebulliciónCuando se extrae un gas, su temperatura cae hasta que alcanza la temperatura a la cual hirvió. Si se sigue extrayendo calor, el vapor retorna a la fase liquida. Este proceso se conoce como condensación. Cuando se extrae calor de un liquido, su temperatura disminuirá hasta que alcance la temperatura a la cual se funde. Si se sigue extrayendo calor, el liquido retorna a su fase sólida. Este proceso se conoce como congelación o solidificación. En las condiciones apropiadas de temperatura y presión, es posible que una sustancia cambie directamente de la fase sólida a la fase gaseosa sin pasar por la fase liquida. Este proceso se conoce como sublimación. La cantidad de calor absorbido por unidad de masa al cambiar de sólido a vapor se llama calor de sublimación. 17.6 Calor de combustión Siempre que una sustancia se quema, libera una cantidad definida de calor. La cantidad de calor por unidad de masa, o por unidad de volumen, cuando la sustancia se quema por completo se llama el calor de combustión. Las unidades de uso común son el Btu por libra masa, el Btu por pie cúbico, las calorías por gramo, y las kilocalorías por metro cúbico.
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TRANSFERENCIA DE CALOR
Nos hemos referido al calor como una forma de energía en transito. Siempre que hay una diferencia de de temperatura entre dos cuerpos o entre dos partes de un mismo cuerpo se dice que el calor fluye en la dirección de mayor a menor temperatura. Hay tres métodos principales por los que ocurre tal intercambio de calor, conducción, convección, y radiación.
FORMULA 18.1
Donde:
FORMULA 18.2
FORMULA 18.3
La cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo (Q / Τ) a través de cierto numero de espesores diferentes materiales es igual al producto del área A y la diferencia de temperatura Δt dividido entre la suma de los valores R de esos materiales.
FORMULA 18.4
Si la potencia radiante P se expresa en watts y la superficie A en metros cuadrados, la razón de radiación estará expresada en watts por metro cuadrado. El enunciado formal de esta dependencia; conocida como la ley de Stefan-Boltzmann, se puede escribir como:
FORMULA 18.5
La constante de proporcionalidad σ es una constante universal completamente independiente de la naturaleza de la radiación.
FORMULA 18.6
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PROPIEDADES FISICAS DE LA MATERIA
PROPIEDADES FISICAS DE LA MATERIA
Propiedades térmicas de la materia19.1
GASES IDEALES, LEY DE BOYLE Y
LEY DE CHARLES
En un gas las moléculas están distantes entre si y las fuerzas de cohesión son pequeñas. Una de las generalizaciones mas útiles respecto de los gases es el concepto del gas ideal, no se ve afectado en lo absoluto por las fuerzas de cohesión o volúmenes moleculares.
Ningún gas real es ideal.
Las primeras mediciones experimentales del comportamiento térmico de los gases fueron realizadas por Robert Boyle (1627-1691).
El llevo acabo un estudio de los cambios en el volumen de los gases como resultados de los cambios en la presión. En 1660, Boyle demostró que el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión.
LEY DE BOYLE:
Siempre que la masa y la temperatura de una muestra de gas se mantengan constantes, el volumen de dicho gas es inversamente proporcional a su presiónabsoluta.P1V1=P2V2 (m y T, constantes)El primero que comprobó experimentalmente esta proporcionalidad directa entre el volumen y la temperatura fue Jaques Charles en 1787.
LEY DE CHARLES:
Mientras la masa y la presión de un gas se mantengan constantes, el volumen de dicho gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.V1/T1=V2/T2 (m y P, constantes)19.2
LEY DE GAY-LUSSAC
Las tres cantidades que determinan el estado de una masa dada de un gas son su presión, volumen y temperatura. La variación de la presión como función de la temperatura se describe en una ley atribuida a Gay-Lussac.
LEY DE GAY-LUSSAC:
Si el volumen de una muestra de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.P1/T1=P2/T2 (m y V, son constantes).
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PROPIEDADES FISICAS DE LA MATERIA Parte nº2
Todos los gases reales están sometidos a fuerzas intermoleculares, sin embargo a bajas presiones y altas temperatura, los gases reales se comportan en forma muy similar a un gas ideal.
Un gas real a altas temperaturas se pude comprimir dentro de un cilindro, si el mismo gas se comprime a una temperatura mucho mas baja, empezará condensarse a una presión y un volumen determinados, si se le comprime aun mas, continuará la licuefacción del gas a una presión esencialmente constante, hasta el momento en que todo el gas se haya condensado.
A la temperatura mas alta ala que se pude producir la licuefacción se le ha dado el nombre de temperatura critica.La temperatura critica de un gas es la temperatura por arriba de la cual el gas no se licuara, independientemente de la presión que se le aplique
El proceso de la vaporización en el cual se requiere una cantidad definida de calor para pasar de la fase liquida a la fase de vapor ,hay tres formas por las que pude ocurrir este cambio:
(1)vaporización,
(2)ebullición y
(3)sublimación.
Durante la evaporización se presenta la vaporización en la superficie de un liquido mientras las moléculas con mas energía abandonan la superficie.En el proceso de ebullición. El proceso de vaporización se presenta en el seno del líquido.La sublimación tiene lugar cuando un solido se evapora sin pasar por la fase liquida. En cada uno de esos casos, el líquido y el solido deben perder una cantidad de energía igual al calor latente de evaporización o sublimación.
La fuerza neta surge del hecho de que no existen moléculas del liquido encima de la superficie, que equilibren la atracción hacia debajo de las moléculas que se encuentran debajo de la superficie. Únicamente las partículas que se mueven con mayor rapidez pueden llegar ala superficie con la energía suficiente para sobrepasar
LAS FUERZA DE oposición.se dice que estas moléculas se evaporan debido a que, al abandonar el liquido, se convierten en partículas de gas típicas.la única diferencia entre un liquido y su propio vapor es la distancia que separa las moléculas.La rapidez de evaporización es afectada por la temperatura del líquido. El numero de moléculas por encima del líquido (la presión), el área de la superficie expuesta y el grado de ventilación presente.Presión de vaporSe llena parcialmente un recipiente de agua, la presión que ejercen las moléculas por arriba de la superficie del agua se mide por medio de un manómetro de mercurio de tubo abierto.La presión dentro del recipiente es igual a 1 atm. Cuando una molécula del líquido con alta energía se desprende de la superficie se transforma en una moléculas de vapor y se mezcla con las moléculas de aire que se encuentran encima del liquido.Las moléculas adicionales de vapor son la causa de que se eleve la presión dentro del recipiente, las moléculas de vapor también pueden rebotar contra el líquido y allí son retenidas con moléculas en estado líquido y a este proceso se le llama condensación.Ala presión ejercida por el vapor saturado contra las paredes del recipiente, además de las que ejercen las moléculas de aire, se conoce como presión de vapor saturado.La presión de vapor saturado de una sustancia es la presión adicional ejercida por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones de saturación.
La ebullición se define como la vaporización dentro de un líquido cuando su presión de vapor es igual a la presión en el líquido.Punto tripleSi se traza una curva de vaporización para el agua, esta curva se represento por la línea AB Se pude trazar un curva similar para las temperaturas y presiones a las cuales una sustancia en la fase solida puede coexistir con su propia fase liquida, una curva de este tipo se llama curva de fusión, la curva de fusión para el agua esta representada por la línea AC, se pude trazar una tercera grafica , llamada curva de sublimación, a fin de mostrar las temperaturas y presiones a las cuales un solido puede coexistir con su propio vapor . La curva de sublimación del agua esta repr3esentada por la curva AD.
Las coordenadas de cualquier punto de la grafica representan una presión P y una temperatura particular T.El punto A , en el cual las tres curvas se intersecan se le llama punto triple para el agua.HumedadEl aire de nuestra atmosfera esta compuesto en su mayor parte de nitrógeno y oxigeno, con pequeñas cantidades de vapor de agua y otros gases, a menudo es útil describir el contenido de vapor de agua de la atmosfera.La humedad absoluta se conoce como la masa de agua por unidad de volumen de aireLa humedad relativa se define como la razón de la presión real de vapor del aire con respecto a la presión de vapor saturado a esa temperatura.Humedad relativa = presión realPresión de vapor saturadoLa temperatura a la cual el aire debe enfriarse a presión constante para producir la saturación se llama punto de rocio
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PRACTICA N° 2 LA MEDICION DE LA TEMPERATURA
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PRACTICA N° 1 TEMPERATURA Y ENERGIA TERMICA
distinguir la temperatura de energia termica consideramos realizar la siguiente practica
MATERIALES
* 1 recipiente grande *1 recipiente chico
*hielo *2 platos soperos. *termometro
Para poder llevar a cabo nuestro experimento el agua de nuestros recipientes debe estar a 100° C
Utilizamos los dos hielos, ambos con el mismo volumen,la cantidad de agua que tenemos en nuestros recipientes es de diferente volumen, y la vaciamos a cada uno de los hielos.
FORMULAS
Calor
Q= cmΔT
Observamos que al vaciar el agua hirviendo sobre el hielo ,
el hielo se derretia pero el hielo que recibio la mayor cantidad de mayor numero de moleculas del agua se derritio mas. Esto quiere decir que se fundio el hielo donde se vacio el volumen mas grande de agua , lo que indica que tenia mas energia termica.
Nosotras pudimos comprobar que entre mas energia termica la transferencia de temperatura es mayor.
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