Pr ctica 10 Fuerza de origen magn tico sobre conductores PDF

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Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de IngenieríaLaboratorio Electricidad y magnetismoProfesor: ​ ANTONIO PACHECO CONDESemestre 2021-Práctica No​. ​10“​Fuerza de origen magnético sobre conductores​”Grupo: 2Brigada:​ 3.Biviano Martínez Sedrick Etieene Leopoldo.Flores Omaña Diana Itzel.Mar...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería Laboratorio Electricidad y magnetismo Profesor: A NTONIO PACHECO CONDE Semestre 2021-1

Práctica No. _10_

“Fuerza

de origen magnético sobre conductores”

Grupo: __2__ Brigada: 3 . Biviano Martínez Sedrick Etieene Leopoldo. Flores Omaña Diana Itzel. Martínez Molina Alejandro. Mosqueda Brizuela Daniel. Torres Ordaz Jonathan Donaldo.

Fecha de elaboración de práctica: 30 Noviembre 2020.

Actividad 1.

Actividad 2. Fuerza magnética con respecto a la variación de la corriente eléctrica en un conductor inmerso en un campo magnético externo. Con el empleo del simulador propuesto observe y registre el comportamiento de la fuerza de origen magnético cuando la corriente que circula por los conductores varía, manteniendo constantes el campo magnético, la longitud (L) de la región del campo magnético y el número de vueltas (N). Dibuja el modelo gráfico y obtén el modelo matemático de la fuerza de origen magnético en función de la corriente eléctrica (Fm= m I + b). A partir de la pendiente obtenida determine el valor del campo magnético y compárelo con el mostrado en el simulador. Material y equipo: a. Soporte universal. b. Regla graduada. c. Balanza de 400 [g] y resolución de 0.01 [g]. d. Soporte, imán y conductor recto impreso (SF-42, L= 8[cm]). e. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de cd. A partir del simulador propuesto se tienen los siguientes datos: L = 20 [cm] = 0.2[m] B = 200 [mT ] N = 300 F i = 18.924 [N ] -

Diagrama del modelo y tabla de mediciones:

De la expresión vectorial de la Fuerza Magnética se tiene que:

Para el simulador empleado se tiene la siguiente consideración:

Con los datos de la práctica:

De la gráfica se tiene que m=12, por lo tanto, al despejar de la ecuación anterior, se tiene que:

A partir del cálculo anterior se confirma el valor del campo magnético dado por el simulador y el calculado con los datos experimentales, siendo iguales en magnitud.

Actividad 3. Fuerza magnética con respecto a la variación de la longitud de un conductor inmerso en un campo magnético externo. Registre en una tabla el comportamiento de las variables del simulador propuesto (Fm y L), para diez valores de longitud. Dibuja el modelo gráfico y obtén el modelo matemático de la magnitud de la fuerza de origen magnético en función de la longitud del conductor (Fm= m L + b). A partir de la pendiente obtenida determine el valor del campo magnético y compárelo con el valor indicado en el simulador. Material y equipo: a. Soporte universal. b. Regla graduada. c. Balanza de 400 [g] y resolución de 0.01 [g] d. Soporte, imán y juego de conductores impresos de diferente longitud. e. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de cd. A partir del simulador propuesto se tienen los siguientes datos: I = 200 [mA] B = 200 [mT ] N = 300 F i = 18.294 [N ] -

Diagrama del modelo y tabla de mediciones:

L [m]

F medida [N]

Fm [N]

0

18.294

0

0.05

18.894

0.6

0.1

19.494

1.12

0.15

20.094

1.8

0.2

20.694

2.4

0.25

21.294

3

Para el simulador empleado se tiene la siguiente consideración: Fm = m L + b

m = BIN A partir de esto:

m

B = IN Con los datos de la práctica:

De la gráfica se tiene que m=12.046, por lo tanto, al despejar de la ecuación anterior, se tiene que:

B=

12.046 = 0.2 [T] (200 x10−3 [A])(300) B= 200 [mT]

A partir del cálculo anterior se confirma el valor del campo magnético dado por el simulador y el calculado con los datos experimentales, siendo iguales en magnitud.

Actividad 4. Motor de CD Con el uso de los siguientes simuladores (Principio motor CD 1 y Principio motor CD 2 ), analiza el principio de funcionamiento del motor de CD. Cuando el simulador esté en marcha observa el sentido de giro y verifica el sentido de la fuerza de origen magnético. Elabora un esquema que represente lo anterior y su explicación correspondiente. En el espacio siguiente registra tus observaciones.

Esquemas cuando el simulador esté en marcha

La fuerza de Lorentz es perpendicular a la dirección de la corriente (el sentido convencional de la corriente [de más a menos]) y a las líneas de campo magnético. El sentido de esta fuerza viene dado por la regla de los tres dedos de la mano derecha: Pulgar:

Sentido convencional de la corriente

Índice:

Sentido del campo magnético

Medio:

Sentido de la fuerza de Lorentz

Conclusiones: Conclusiones del experimento 1:

Conclusiones del experimento 2: Gracias a la gráfica podemos concluir que la fuerza magnética es directamente proporcional a la corriente eléctrica. Con el método de regresión lineal pudimos calcular la pendiente de los datos obtenidos y con dicho valor de la pendiente notamos que es igual al producto del campo eléctrico y la longitud del conductor, con ello pudimos despejar la variable

campo magnético y así obtener la magnitud del mismo. Dándonos como resultado que la magnitud del vector de campo magnético es igual al valor obtenido con los datos obtenidos del simulador. Conclusiones del experimento 3: Mediante el análisis de la gráfica mostrada observamos que mientras crecen los valores de la longitud del conductor también lo hace la fuerza magnética, es decir Fm es directamente proporcional a la longitud (L) del conductor utilizado. Por otra parte, corroboramos el valor del campo magnético (B) mostrado en el simulador mediante el uso del método de regresión lineal, al obtener la pendiente y sustituirla en la ecuación encontrada teóricamente logramos obtener el mismo valor de 200 [mT] para los datos, confirmando que se realizaron de forma correcta los cálculos. Conclusiones del experimento 4: Finalmente, podemos decir, que los motores eléctricos convierten la electricidad en movimiento aprovechando la inducción electromagnética, para ello se valen de un imán de herradura permanente y una bobina de alambre giratoria llamada armadura o rotor. La armadura, que transporta la corriente proporcionada por la batería , es un electroimán, pues al transportar corriente genera un campo magnético; las líneas invisibles del campo magnético están circulando alrededor del cable del inducido; para producir movimiento se coloca el electroimán dentro del campo magnético del imán permanente (de norte a sur). De esta forma la armadura experimenta una fuerza, esta interacción de campos magnéticos y partículas cargadas en movimiento da como resultado el giro del rotor. Valiéndonos de lo anterior, podemos decir que para poder encontrar la fuerza, llamada Fuerza de Lorentz nos refugiamos en la regla de la mano derecha, encontrando que la Fuerza es perpendicular a la dirección de la corriente (el sentido convencional de la corriente [de más a menos]) y a las líneas de campo magnético....