¿CÓMO FUNCIONA UNA LICUADORA?
Escuela Preparatoria Oficial Anexa A La Normal De Sultepec
Física
(Reporte)
PRACTICA II - Electromagnetismo
Profesor: Antoni Trujillo Hernández
Integrantes:
o Rosario Margot Gorostieta Aguilar
o Ana Laura Hernández Suárez
o Josué Medina Rodríguez
o Roberto Roa Cruz
o Jesús Gómez Benítez
o Salomón Hernández Ortega
o Brenda Servín rodríguez
o Sonia rojas Albarrán
Grado: 3° Grupo: III
5° Semestres
Sultepec, México de agosto de 2012.
INTRODUCCIÓN.
Una licuadora es una herramienta que nos permitirá comprender de mejor manera el funcionamiento y los principios que rigen en las máquinas electromagnéticas. Además que con esta práctica podremos darnos cuenta sobre cómo es que el motor de nuestra licuadora funciona y gracias a que elementos hace su función y como se relaciona en la cotidianidad de nuestras actividades. Al mismo tiempo que se relaciona con la electricidad y el magnetismo así como los campos magnéticos que puedan encontrarse dentro de nuestro motor
OBJETIVOS
General:
o Conocer e identificar las partes del motor de nuestra licuadora y su funcionamiento a través de una corriente eléctrica.
Específico:
o Reconocer las partes y componentes de un motor de licuadora.
PROCEDIMIENTO- PRACTICA II
MATERIALES.
ü Licuadora
ü Desarmadores (plano y de cruz)
ü Martillo
ü Pinzas
PROCEDIMIENTO.
o Como primer paso verificamos que en realidad nuestra licuadora funcionara
o Después empezamos a observar como estaba compuesta y porque elementos, para poder desarmarla.
o Así continuamos con el desmantelamiento de la misma, y como es que estaba compuesto nuestro motor.
o Logramos desmantelar la carcasa del motor y volvimos a conectar el motor a la corriente eléctrica.
o Así empezamos a identificar las partes del motor y su nombre y observamos cómo funciona el motor.
MARCO TEORICO
Fuerza electromagnética:
La fuerza electromagnética es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interaccionan electromagnéticamente mediante el intercambio entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo actual.
Inducción electromagnética:
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.
La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz comprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones.
Leyes Del Electromagnetismo:
Las ecuaciones Maxwell:
1.- Ley de Gauss para campos eléctricos:
DivE=rho/(epsilón)
2.- Ley Gauss para fuentes magnéticas:
Div:B=0
3.- Ley de la inducción de Faraday
RotE=-dB/dt
4.- Ley de Ampere
Rot B = (mu0)J+(mu0)(epsilon0)(dE/dt)
La 1a. significa que el campo eléctrico se origina en las cargas eléctricas, y que la fuerza de este campo disminuye conforme te alejas de esa carga eléctrica.
La 2a. significa que un campo magnético B no tiene una fuente de origen como el campo eléctrico. Esta ley establece que las líneas de campo magnético no tienen principio ni fin, o sea que siempre forman trayectorias cerradas. Esto equivale a decir que no existen polos magnéticos (polos N y S separados), sino que siempre están unidos como pares N-S.
La 3. Significa que un campo magnético que cambia en el tiempo puede inducir un campo eléctrico, como en un generador de electricidad.
La 4a. dice que una corriente eléctrica o un campo eléctrico que cambia con el tiempo, pueden producir un campo magnético, como en un electroimán.
En este apartado, sólo vamos a recordar aquellas leyes electromagnéticas que nos permiten abordar los problemas planteados. Dejaremos para más adelante, las expresiones que nos dan los campos eléctricos creados por distribuciones contínuas de cargas, y , los campos magnéticos creados por corrientes eléctricas o cargas móviles, fijando nuestra atención en las fuerzas que aparecen en partículas cargadas tanto en campos eléctricos como en magnéticos
Estas leyes que vamos a utilizar en la resolución de los problemas de aplicaciones prácticas del electromagnetismo, son las siguientes:
1º.- Fuerza sobre una partícula cargada en un campo eléctrico.- De acuerdo con la definición de intensidad de campo eléctrico, la fuerza que actúa sobre una partícula cargada con una carga q en un campo eléctrico E , vendrá dada
con un módulo
con una dirección : la de
con un sentido igual al del campo si q es positiva y el contrario
si es negativa.
2º.- Aspectos energéticos del campo eléctrico.- Recordemos que, el campo eléctrico, lo mismo que el gravitatorio, es un campo conservativo, por lo que podremos hablar de valores de energía potencial eléctrica. El hecho de ser conservativo, nos permite escribir que :
WF del campo eléctrico = - D Epotencial eléctrica y, por tanto
y, recordando las definiciones de intensidad de campo eléctrico y de potencial eléctrico. podemos escribir la expresión anterior dividida por la unidad de carga eléctrica q :
De donde, la componente del campo eléctrico en la dirección de dr será
Si generalizamos, las componentes del vector campo eléctrico a lo largo de los tres ejes de coordenadas serán :
Si en determinados casos concretos el campo eléctrico es uniforme ( como el que existe entre las placas de un condensador plano) y, se dirige a lo largo del eje x, podemos escribir:
Si los puntos 1 y 2 están situados en las placas del condensador plano , podemos escribir :
siendo d la distancia entre las placas.
Cuando tenemos un sistema de partículas cargadas y, deseamos razonar energéticamente, debemos delimitar el sistema y, especificar si existen o no fuerzas exteriores, así como considerar si todas las fuerzas interiores son o no conservativas. Si se trata de un sistema AISLADO ( no interacciona con el exterior) y, todas las fuerzas interiores son conservativas ( eléctricas o gravitatorias) el principio de conservación de la energía podemos escribirlo :
DEc + DEp eléctrica + DEp gravit. = 0
Si sólo actúan las fuerzas eléctricas ( o las gravitatorias son despreciables) la expresión anterior quedará :
DEc + DEpe= 0 DEc = - DEp
que, teniendo en cuenta la definición de potencial eléctrico :
DEc = - (Ep2 – Ep1) = -q ( V2 – V1)
Luego, la energía cinética que gana una carga eléctrica al ser acelerada entre dos puntos del campo eléctrico, es igual a q multiplicado por la diferencia de potencial entre esos dos puntos.
3º Fuerza magnética sobre carga móvil ( Fuerza de Lorentz). Cuando una partícula cargada con una carga q penetra en un campo magnético B, dotada de una velocidad v sobre ella aparece una fuerza magnética que viene dada por la expresión:
de sentido perpendicular al plano que
de sentido el de avance del tornillo que
haga girar v sobre B ( si q es + y el
contrario si es - ).
Como vemos, la fuerza magnética sobre una partícula cargada móvil, es siempre perpendicular a la velocidad, por lo que sólo actuará como centrípeta, no aumentando nunca de módulo del vector velocidad.
4º.- Fuerza magnética sobre un hilo conductor por el que circula corriente. Si disponemos de un hilo conductor por el que circula la corriente I , situado en un campo magnético constante B, sobre dicho hilo aparece una fuerza de origen magnético, ya que la corriente supone el movimiento de cargas eléctricas en un determinado sentido. Esta fuerza vendrá dada por:
siendo l la longitud del hilo que, consideraremos un vector de módulo la longitud del hilo, de dirección la del conductor y de sentido el de la corriente. Por tanto, la fuerza magnética tendrá:
dirección perpendicular al plano determinado por los vectores l y B
sentido el de avance del tornillo que gire l sobre B
Si, en lugar de tratarse de un tramo de hilo conductor, se trata de una espira rectangular por la que circula corriente (tal y como indica el dibujo) situada en un campo magnético constante, sobre los lados a y b de la espira, aparecerán fuerzas que constituyen un PAR, con un determinado momento que hará girar la espira de corriente hasta que, el flujo magnético a su través sea máximo.
M = F . r = I. la . B. lc
M = I. B . S siendo S el área de la
espira.
En general, para cualquier posición:
5.- Inducción electromagnética. Ley de Faraday y Henry.- La inducción electromagnética estudia las corrientes eléctricas producidas por campos magnéticos. La ley de Faraday, establece que “ la fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual y de signo opuesto a la variación del flujo magnético que atraviesa el circuito por unidad de tiempo”.
Es decir, un flujo magnético variable a través de un circuito produce una f.e.m. igual a menos la derivada del flujo con respecto al tiempo.
CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES
El electromagnetismo dentro de nuestro motor de licuadora se puede comprender cuando existe un flujo de electrones o bien una corriente eléctrica, este fluye por un conductor llamado cable que está hecho a base de cobre o bien es un conductor o también un aislante, al igual que el rotor y los campos magnéticos de nuestro motor o generador o fuente de poder de nuestra licuadora, en esta ocasión nuestros cables estarán conectados a nuestros dos campos magnéticos que estarán alrededor de nuestro rotor , el cual recibirá toda la carga eléctrica a través de un campo magnético, para posteriormente conducirlo a la escobilla que será el que estará conectado desde nuestros campo magnéticos de cobre y estarán recibiendo la carga para desembocarla en el colector produciendo una especie de chispas que harán empiece a girar, y solo así se pueda producir el movimiento de nuestras aspas y obviamente realizar su trabajo.
El motor funciona gracias a la interacción de dos campos magnéticos, uno principal producido por los bobinados en las zapatas polares y otro secundario que es inducido en la armadura produciendo el giro del eje. Podemos palpar que los principios se cumplen en el siguiente orden:-
Fuerza Electromagnética
Inducción Electromagnética
A simple vista podemos observar la carcasa donde en su exterior podemos encontrar la botonera donde encendemos y escogemos las velocidades del motor, en el interior encontraremos las tapas o escudos, el estator y el rotor con sus respectivos bobinados, el colector, los rodamientos, etc.
Las partes mecánicas como escudos, pernos, ventilador, carcasa deben ser sometidas a limpieza y verificación para garantizar un buen funcionamiento ya que una falla mecánica provoca a su vez una falla eléctrica.
CONCLUSION
Al ir desarmando la licuadora con ayuda de nuestro maestro nos dimos cuenta de lo complejas que pueden ser las estructuras de algunos de los instrumentos tecnológicos de uso cotidiano. Vimos que estaba compuestas por tornillos, alambres de cobre, tuercas pequeñas, entre otras cosas.
La idea de desarmar al principio nos pareció un tanto complicada pero al final nos dimos cuentas que lo único que tienes que hacer es observar bien cada una de las partes que compone tu instrumento y que tipo de herramientas puedes utilizar para cada una.
Otras de las cuestiones que conoces es la manera en que la electricidad atraviesa por dicho instrumento para hacerlo funcionar, un punto curioso que no conociamos de nuestra practica fue que la licuadora utilizaba exageradamente mucho cable de cobre. Aunque esto es un poco obvio pues sabemos que este es un buen conductor y esto facilitaria el transcurso de la electricidad
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