guia de practica de laboratorio de electro avendaño

LABORATORIO DE FISICAELECTROMAGNTICA PROFESOR ALVARO E AVENDAO R

FACULTAD DE INGENIERIA SESION 1.

PRACTICA # 1

TITULO: LINEAS EQUIPOTENCIALES

OBJETIVOS:

Determinar la forma y la distribucin de las lneas equipotenciales en un plano conductor

ELEMENTOS TEORICOS:

Qu es un circuito elctrico? Qu es el voltaje? En qu unidades se mide? Qu significa? Que es campo elctrico? En qu unidades se mide? Qu significa? Qu es corriente elctrica? En qu unidades se mide? Qu significa? Qu son lneas equipotenciales? Qu son superficies equipotenciales? La forma de los bornes alteran la forma de las lneas equipotenciales?

MATERIALES

Fuente de poder Conectores Bornes de diferente forma para el agua Cubeta de agua Agua para la cubeta Voltmetro Resistencia limitadora de 300 OHM Papel milimitrado

PROCEDIMIENTO

Haga el montaje de la figura

Pegue el papel milimetrado en la cara externa del fondo transparente de la cubeta

Agregue agua en la cubeta. Mximo 1 cm de profundidad Ajuste la fuente de poder a unos 8 Voltios. Sumerja totalmente los bornes Conecte el voltmetro a uno de los bornes y el otro terminal sumrjalo en

el agua. Determine varios puntos para los cuales la lectura del voltmetro es igual. El conjunto de todos estos puntos conforman una lnea equipotencial.

Con la retcula del papel milimitrado como referencia dibuje aproximadamente la forma de las diferentes lneas equipotenciales. El dibujo debe tener una distribucin a escala de varias lneas equipotenciales, por ejemplo la 1, 2 4 y 6 voltios respectivamente.

Observe que las lneas equipotenciales son perpendiculares a las lneas del campo para una pareja de bornes de forma igual.

Repita el proceso para todos las parejas de terminales.


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PRACTICA #2

TITULO: LINEAS DEL CAMPO ELECTRICO

OBJETIVOS:

Establecer las lneas del campo elctrico entre diferentes bornes conductores

ELEMENTOS TEORICOS:

Qu es un circuito elctrico? Qu es el voltaje? En qu unidades se mide? Qu significa? Que es campo elctrico? En qu unidades se mide? Qu signific4a? Qu es corriente elctrica? En qu unidades se mide? Qu significa? Qu son lneas equipotenciales? Por qu granos de material dielctrico pueden mostrar el campo

elctrico?

MATERIALES

Fuente de alto voltaje (7 000 voltios) Conectores Semillas secas de pasto Bordes de diferente formas Proyectos de acetatos Cubeta de aceite transparente Aceite

PROCEDIMIENTO

Haga el montaje de la figura:

Disperse las semillas en forma homognea en el aceite Coloque dos pares de bornes, por ejemplo el circular y el lineal Prenda la fuente de poder y suba el voltaje lentamente hasta que las

semillas se alineen siguiendo las lneas del campo elctrico,

NO ACERQUE LA MANO A LOS BORNES PUES CORRE EL RIESGO DE RECIBIR UNA DESCARGA DE ALTO VOLTAJE

Haga una copia de la proyeccin en la pared de los bornes y de cmo salen las lneas hasta llegar al otro borne. Observe que las lneas salen perpendicularmente a la superficie del borne

Apague la fuente Cambie los bornes, prenda con cuidado la fuente y dibuje la nueva

distribucin de lneas. Observe que las lneas equipotenciales son perpendiculares a las lneas del campo para una pareja de bornes de forma igual.

Repita el proceso para todas las parejas de bornes.



PRACTICA # 3

TITULO: LEY DE OHM

OBJETIVOS:- DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS V- I DE RESISTENCIAS EN SERIE Y PARALELO

ELEMENTOS TEORICOS:

Cmo se define el voltaje?. En qu unidades se mide el voltaje, qu significa? Cmo se define la corriente? En qu unidades se mide la corriente, qu significa? Qu es resistencia elctrica? En qu unidades se mide la resistencia, qu significa? Qu es un circuito serie?. Qu es un circuito paralelo?

MATERIALES

Resistencia de Hierro Resistencia de constantn Fuente de voltaje Conectores Bases para las resistencias Ampermetro Voltmetro Restato de 300 OHM

PROCEDIMIENTO

Haga el montaje ilustrado en la figura:

Ajuste la fuente de potencia a mximo 2 volts. Ajuste el restato de tal manera que el voltaje aplicado a la resistencia de Fe sea cero.

Empiece a elevar el voltaje aplicado de tal manera que el incremento de la corriente sea de 100 mA. Anote el voltaje para el cual se produce esta corriente.

Variando el voltaje llene la siguiente tabla:

TABLA 1. V-I. En resistencias Voltaje V (volt)

Corriente I(mA)

100 200 300 400 500 600

Haga un grfico de V I y calcule la ecuacin del Voltaje en funcin de la corriente. Esta relacin se conoce como le ley de OHM (La corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado en los extremos de una resistencia), La pendiente de la lnea recta es igual a la resistencia elctrica del material (en este caso Hiero). Calclela

Repita el mismo procedimiento con la resistencia de Constantn y encuentre su resistencia elctrica.

Conecte las dos resistencias en serie y repita el procedimiento para determinar la resistencia elctrica del conjunto. Compruebe que la resistencia elctrica de las dos conectadas en serie es igual a la suma de cada una de las resistencias

Conecte las dos resistencias en paralelo y repita el procedimiento para determinar la resistencia elctrica del conjunto. Compruebe que el inverso de la resistencia elctrica de las dos conectadas en paralelo es igual a la suma de los inversos de cada una de las resistencias



PRACTICA # 4

1 TITULO: CORRIENTES DE MALLAS

2 OBJETIVOS: Resolver un circuito elctrico y medir corrientes de mallas

3 ELEMENTOS TEORICOS:

Resolver un circuito elctrico es encontrar las corrientes, con sus sentidos de circulacin, en cada una de las mallas.

Encuentre la corriente I2.

FIGURA 1. Voltaje de 1.5 Voltios Encuentre la corriente I2

Figura 2. Voltaje de 3 voltios Encuentre la corriente I2

Figura 3. Dos fuentes simultneas

4 MATERIALES

Dos multmetros Fuente de 1.5 V Fuente de 3 V Resistencia pia de 2K Resistencia pia de 5K Resistencia pina de 10K cables

5 PROCEDIMIENTO

NO PRENDA LA FUENTE SIN LA AUTORIZACION DEL PROFESOR

Haga el montaje ilustrado en la figura 1. Conecte el ampermetro (teniendo en cuenta el sentido de la corriente, obtenida en teora) y mida la corriente I2. Concuerda este dato con el terico?

Haga el montaje ilustrado en la figura 2. Conecte el ampermetro (teniendo en cuenta el sentido de la corriente, obtenida en teora) y mida la corriente I2. Concuerda este dato con el terico?

Con los datos experimentales de las corrientes, calcule la corriente total I2 Haga el montaje ilustrado en la figura 3. Conecte el ampermetro

(teniendo en cuenta el sentido de la corriente, obtenida en inciso anterior) y mida la corriente I2. Compare este dato con el obtenido anteriormente y con el terico.



PRACTICA # 5

1 TITULO: Circuito capacitivo

2 OBJETIVOS:

Determinar la reactancia capacitiva y la capacidad de un condensador en corriente alterna

3 ELEMENTOS TEORICOS:

Un condensador, apenas se carga, interrumpe el paso de corriente por un circuito de corriente continua, mientras que la corriente alterna puede atravesarlo. Esto se explica por el hecho de que el condensador se carga y se descarga alternativamente cada medio ciclo. Esta corriente de carga y descarga del condensador es, en realidad, otra corriente alterna sobre el circuito

Un condensador constituye una resistencia de caractersticas especiales que recibe el nombre de reactancia capacitiva o capacitancia Xc

La resistencia Z= V/I recibe el nombre de Impedancia y la capacidad C=1/2Xcpi donde es la frecuencia de la corriente alterna en Hz ( en Amrica 60 y en Europa 50)

La reactancia est dada por:

22 RZXc =

4. MATERIALES Toma de corriente alterna de 110volt Voltmetro Ampermetro Resistencia hmica de 30 Condensadores de 1 y 4 f no electroltico de tensin de trabajo de 150 V

5. PROCEDIMIENTO

Realice el montaje de la figura con el condensador de 1 F:

Vare el voltaje con el botn de la fuente (desde aproximadamente 2 voltios hasta aproximadamente 10 voltios), llene la siguiente tabla:

TABLA 1. Condensador de 1 F Voltaje V (volt)

Corriente I(mA)

Realice un grfico V-I. Y encuentre la pendiente o Impedancia Z. Calcule la reactancia capacitiva en OHM (reactancia Xc del condensador:

22 RZXc = ) Determine la capacidad C del condensador para la frecuencia de la red de

60 Hz . C=1/(2Xcpix60) y comprela con la escrita en el condensador

Realice nuevamente el montaje de la figura con el condensador de 4 F y repita el proceso.



PRACTICA # 6

1. TITULO: Magnetmetro

2. OBJETIVOS:- Medir la densidad de flujo producida por un conductor

3. ELEMENTOS TEORICOS:

3.1 El campo magntico difiere un poco en la superficie terrestre. En Colombia, su intensidad es de 27,5 T. 3.2 Qu direccin seala una brjula? . Es posible alterar esta direccin aadiendo otro campo magntico en su cercana?, Cmo inter actan estos campos? 3.3 Cul es el valor de la densidad de flujo del campo magntico producido por un conductor finito? 3.4 Cul es valor del campo magntico en el centro de una espira de corriente rectangular?

4. MATERIALES 4.1 Brjula 4.2 Conductor grueso con capacidad de 2 A 4.3 Fuente con capacidad de mayor de 2 A 4.4 Conectores

5 PROCEDIMIENTO

Realice el montaje ilustrado en la figura:

Regule la fuente de tal manera que pasen 2 A por el conductor. Mida el ngulo de desviacin , con respecto al norte terrestre, de la brjula, situada unos 4 cm por debajo del alambre.

Usando el diagrama, calcule la densidad de flujo, producida por el conductor:

tanBtBa =

Tenga en cuenta que BT=2,75 x10-5 Wb/m2. Mida la distancia del conductor a la brjula y determine tericamente el

valor de la densidad de flujo del campo. Compare con el valor obtenido.


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PRACTICA # 7

1. TITULO: Relacin e/m

2. OBJETIVOS: determinar e/m

3. ELEMENTOS TEORICOS:

Electrone libres son acelerados bajo la infuencia de un campo elctrico. Estos realizan un movimiento lineal segn el desarrollo del campo y durante3 esto reciben una energa

2

2mVeU =

El campo magntico B, el cual se encuentra perpendicular a la direccin del movimiento y ejerce una fuerza Fl (fuerza de Lorentz) sobre el electrn, debido a la cual e ltimo se desva normalmente a la direccin del movimiento y a la direccin del campo

Debido a la desviacin del electrn en un campo constante magntico homogneo, los electrones son obligados a tomar una trayectoria circular. Al mismo tiempo una fuerza radia acta sobre estas partculas.

r

mVF2

=

Teniendo en cuenta la fuerza de Lorentz y estas dos expresiones se puede escribir (demostrarlo!) que:

22222

2

22 286.02286.0

;2

rNIxUR

m

equedaecuacinlaRxINxBcon

rBU

m

e

pi

pi=== (1)

Donde R es el radio de las bobinas y B est expresado en Gauss. La densidad de flujo del campo se puede evaluar, si conocemos la relacin e/m, pues:

meUer

m

er

mVe

mB 2===

5. PROCEDIMIENTO

Verifique el montaje correspondiente,

Caliente el tubo de rayos catdicos, prendindolo Conectar la tensin andica Aumentar la tensin andica Conectar el campo magntico Reajustar la intensidad de corriente de excitacin de manera que el haz

de electrones describa un crculo de radio r. Mida U, r, R (radio de las bobinas de Helmoltz) e I

Con estos datos determine la Densidad de flujo magntico y comprela con la que se puede obtener de la expresin (1).



PRACTICA # 8

1 TITULO: AUTOTRANSFORMADOR

2 OBJETIVOS:

Determinar la relacin entre los voltajes primario y secundario de un autotransformador

3 ORIENTACION TEORICA

El Transformador1

Si el smbolo de una bobina es , el de una fuente alterna

es y el de una resistencia , entonces podemos representar un transformador como el circuito de la figura 1., donde se muestran dos bobinas acopladas magnticamente por un ncleo de hierro.

FIGURA 1 Transformador

La bobina, a la cual le aplicamos el voltaje alterno, se llama primaria; la otra, secundaria. I1 , I2, N1 y N2 es la corriente y al nmero de espiras del circuito primario y secundario respectivamente.

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Autotransformador

El voltaje alterno V1, aplicado a la bobina primaria, genera, por induccin, un voltaje V2 en el circuito secundario y se cumple la relacin indicada en la figura 1.

El autotransformador

Es similar al transformador, pero a diferencia de ste, slo posee una nica bobina alrededor del ncleo. Una parte de la misma bobina, conectando una derivacin en b (ver figura 2), se emplea como bobina secundaria. Esta segunda bobina es comn para los dos circuitos.

FIGURA 2. Autotransformador

Comparando ambas posibilidades de conexin, se observa que se cumplen las siguientes relaciones:

Despreciando las prdidas, se puede demostrar que la potencia del autotransformador es mayor que la del transformador en

Por lo tanto, al conectar un transformador como autotransformador, este aumenta su capacidad para transferir potencia en una proporcin

determinada por la relacin entre el nmero de sus espiras. Esto implica que para transferir la misma cantidad de potencia entre dos circuitos, un autotransformador es de menor tamao que un transformador equivalente y, por lo mismo, mas barato.

Por otra parte, la regulacin del voltaje en autotransformador es menor que en el transformador porque la cada de voltaje es la misma pero la tensin es mayor2 y, tambin, la eficiencia del autotransformador es mayor que la del transformador porque la potencia a transmitir es mayor y las prdidas son las mismas3

4 MATERIALES 4.1 Bobina 4.2 Ncleo de hierro en U 4.3 Ncleo de hierro en I. 4.4 Fuente de poder 4.5 Restato de 100 4.6 Cables 4.7 Dos multmetros 4.8 Un imn 4.9 Una brjula

5 PROCEDIMIENTO

5.1 Advertencia: No conecte ni encienda la fuente sin el visto bueno del profesor

5.2 Realice el montaje de la figura 3 y llene la siguiente Tabla 1:

FIGURA 3. Conexin del autotransformador

2 http://prof.usb.ve/robert/Archivos_Compartidos/Cursos%20USB/CT1311/TX%20-%20CT1311%20-

%20Autotransformadores.pdf 3 http://prof.usb.ve/robert/Archivos_Compartidos/Cursos%20USB/CT1311/TX%20-%20CT1311%20-

%20Autotransformadores.pdf

5.3 Tabla de datos

TABLA 1. Voltaje del primario y secundario (N1= 1000 espiras y N2=250 espinas)

Voltaje del primario V (volt)

Voltaje del secundario V(volt)

10 9 8 7 6 5 4 3 2 0

5.4 Realice el grfico de V1 en funcin de V2 en papel milimetrado y compare el valor de la pendiente de este grfico con la razn N1/N2.

5.5 Fije la fuente a 4 voltios. Antes de prender vuelva los voltmetros a escala mxima. Coloque ahora en el primario 250 espiras y en el secundario 1000 espiras y repita los pasos anteriores

5.6 De acuerdo con los resultados obtenidos en 5.4 y 5.5, Cul es la relacin entre las razones:

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