Actividad nº 1

Experiencia nº 1.

En esta demostración podemos observar como funciona la carga por frotamiento y por inducción. Podemos decir que el estado natural de los objetos es neutral en cuanto a carga eléctrica, esto quiere decir que el número de protones es igual al número de electrones. Sin embargo, existen algunos materiales que atraen electrones más que otros. Por tanto, al ser frotados dos materiales, el material más electroafín adquirirá una carga negativa porque atrae electrones hacia sí. Por el contrario, el material menos electroafín adquirirá una carga positiva porque pierde electrones. 


Todo lo explicado en el párrafo anterior, sucede en nuestra experiencia nº 1, al frotar un globo con el sweter que muestra la imagen, el globo es el material más electroafín y por ello, atrae los electrones hacia él.  Esto es a lo que comúnmente llamamos "Electrización por Frotamiento", que sucede cuando dos cuerpos de diferente material son frotados entre sí.


Cuando hablamos de Electrización por Inducción, es cuando un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro,   se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro. Lo podemos observar cuando acercamos el globo anteriormente cargado a la zona neutra que está resaltada en color amarillo. Vemos que el globo se siente atraído a la superficie.
Otro ejemplo muy común de la carga por inducción es cuando frotamos un globo en nuestro cabello y luego lo acercamos a pequeños trozos de papel, estos se van atraer hacia el globo por la inducción.

Experiencia nº 2.


Antes de concluir nuestra demostración nº 2, recordemos que el Campo Eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y es medida en voltios por metro. El flujo decrece con la distancia a la fuente que produce el campo. 
De la observación de un campo electroestático podemos apreciar el valor de su intensidad en un zona o punto determinado  por la densidad de líneas, en las zonas de mayor intensidad la densidad de líneas es mayor (las líneas son más oscuras, se notan más) que en las zonas de menor intensidad (las líneas son medio transparentes).
De igual manera, podemos notar que para las cargas negativas las líneas entran en la misma, mientras que en las positivas las líneas salen. 
Una importante característica es que las líneas representadas en el campo eléctrico no pueden cruzarse, ya que en cada punto existe una única dirección para el campo, y como consecuencia, por cada punto pasa una única línea de fuerza.
Al colocar cargas puntuales en varios sitios del campo, vemos que mientras más se acerca la carga puntual al protón, su vector tiende a ser más grande en dirección contraria a donde se encuentra la carga positiva, y sucede lo contrario cuando se acerca un electrón, el valor de la carga tiende a querer entrar a la carga positiva. 

Actividad nº 2

Funcionamiento de un Capacitor.

Cuando la placas se conectan a una batería, los electrones de la placa conectada a la terminal positiva de la batería se mueven hacia esta. Esto provoca que la placa quede cargada positivamente. Al mismo tiempo la terminal negativa de la batería repele un número igual de electrones hacia la otra placa, la cual queda cargada negativamente. En esta forma se produce un voltaje entre las placas.

Cuando la batería se retira del circuito, las placas conservan sus cargas, y el voltaje permanece entre ellas. Si las placas se conectan entre si se establecerá un flujo de electrones a lo largo del circuito en sentido opuesto: de la placa negativa a la positiva. Cuando el voltaje entre las placas disminuye a cero, cesa el flujo de electrones y el capacitor queda completamente descargado.

Condensadores.

Los condensadores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico.

Los condensadores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia.

Son utilizados en: ventiladores, motores de aire acondicionado, en iluminación, refrigeración, compresores, Bombas de agua y motores de corriente alterna, por la propiedad antes explicada.

Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas y se pueden mandar a hacer de acuerdo a las necesidades de cada uno. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo. Pueden estar encapsulados en baquelita con válvula de

seguridad, sellados, resistentes a la humedad, polvo, aceite; con terminales para conector hembra y/o soldadura.

 También existen los condensadores de Marcha o Mantenimiento los cuales están encapsulados en metal. Generalmente, todos los Condensadores son secos, esto quiere decir que son fabricados con cintas de plástico metalizado, autoregenerativos, encapsulados en plástico para mejor aislamiento eléctrico, de alta estabilidad térmica y resistentes a la humedad.

Actividad nº 3 -Capacitores-

De manera simple podemos definir un capacitor como un dispositivo capaz de almacenar energía eléctrica.

En la demostración de la página ya antes vista, que trata sobre como utilizar un capacitor podemos establecer las siguientes conclusiones;

Cuando variamos la separación de las placas.

En la aplicación cuando empezamos a variar la separación de las placas del capacitor, sin tener en cuenta los demás factores que influyen sobre él, podemos observar que mientras más es la separación de las placas mayor es su capacitancia.

En la siguiente tabla, observamos nuestros datos obtenidos probando con 3 separaciones diferentes.

Ahora cuando trabajamos con una diferencia de potencial (1,5V) y variamos la separación, pudimos obtener los siguientes datos.

Con estos datos, podemos concluir que mientras mayor sea la separación, el número de cargas va ser mayor al igual que la energía almacenada.


Cuando variamos el área de las placas.
Ahora cuando variamos el área, sin tener en cuenta los demás factores, vamos a notar que sucede lo mismo que en el ejemplo anterior, mientras mayor área tengan las placas, su capacitancia va ir disminuyendo.

                

Por otro lado, cuando variamos el Área aplicando una diferencia de potencial de 1,5V obtuvimos estos datos:

Entonces, podemos decir que mientras menor sean las placas del capacitor, el número de cargas y la energía almacenada va ser mayor que cuando el área sea más grande.


Variación del Material Dieléctrico dentro del Capacitor.
Por último, utilizamos un dieléctrico en el Capacitor para observar como varia tanto la capacitancia, como las cargas y la energía almacenada. 


La prueba la hemos hecho con una separación de 10mm y un área de 100m²  obteniendo los siguientes resultados.

En la tabla anterior, podemos observar la diferencia que existe (en la demostración) entre ciertos elementos dieléctricos dentro del capacitor.

Actividad nº 4 -Ampeímetro, Voltímetro, Ohmímetro-

Amperímetro.
Es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un determinado circuito. Sus unidades de medidas son Amperios, Miliamperios, Microamperios, etc.


En la actualidad, podemos clasificar este instrumento en dos tipos:

Los Amperímetros analógicos utilizan una aguja que se mueve sobre una escala para poder saber la intensidad y el Digital simplemente muestra el valor de la intensidad con una lectura mucho más fácil y cómoda.

Para utilizar un Amperímetro es necesario que éste se conecte en Serie al punto donde se quiere medir. Al colocarlo así, toda la corriente del circuito circula por el Amperímetro.

Mientras se conecta, se debe tener cortada la corriente, y si existen condensadores dentro del circuito, descargarlos antes de colocarlo, puesto que si no se hace se podría recibir una descarga eléctrica en el cuerpo humano.

Luego tenemos que especificar que tipo de corriente vamos a medir, Corriente Continua o Alterna. 

Principios en que se basa el Amperímetro.

.- El amperímetro se basa en que la corriente eléctricaal circular por un cable forma un campo magnético cuyo valor depende de la intensidad de corriente. La "fuerza" de ese campo se puede detectar por la fuerza sobre un imán situado en ese campo. Si al imán se le acopla una aguja que se mueve sobre una escala cuando gira el imán, ya tenemos un aparato que detecta el paso de corriente (Galvanómetro) y si lo calibramos con resistencias internas para que se mueva más o menos según la intensidad de corriente, tenemos un Amperímetro -.

Voltímetro.

Así como el Amperímetro, el Voltímetro es un aparto o instrumento que nos permite medir en este caso el voltaje o diferencia de potencial entre los extremos de un elemento del circuito por el que hay paso de corriente. 

Para poder realizar la medición de la diferencia de potencial, ambos puntos deben encontrarse de forma paralela, en la imagen que mostramos a continuación se puede apreciar como:

Ohmímetro.

Aparto o instrumento, también llamado Óhmetrou Ohmniómetro es utilizado para medir la resistencia eléctrica de un conductor o cualquier otro elemento, como por ejemplo, el más común llamado resistencia. Su unidad de medida es el Ohmio.

Para utilizar el Óhmetro simplemente se deben colocar sus puntas en los extremos de las resistencias.

"Aunque se conoce el valor de la resistencias por el código de colores que van pintado en ella, podemos conocer más exactamente  su valor usando el ohmímetro".

Actividad nº 5 -Ley de Faraday-

Demos un pequeño repaso para recordar qué es la Ley de Faraday.
"La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa.
La inducción electromagnética fue descubierta casi simultáneamente y de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y mucho otros dispositivos.
Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma de circuito en una región en la que hay un campo magnético. si el flujo F a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente en el circuito (mientras el flujo está variando). Midiendo la fem inducida se encuentra que depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo".


Podemos decir que Faraday encontró que apartir de un campo electromagnético, se producir una corriente. En la demostración del link indicado en la actividad se puede apreciar un ejemplo de ello, que explicaremos a continuación.


Si observamos al iniciar la aplicación, nos encontramos con un Medidor de Voltaje, una Bobina y una Imán.
Si seleccionamos la opción "2Coils" nos aparecerán en pantalla dos bobinas en vez de una, y si queremos observamos las líneas de fuerza magnética que genera el imán, solo basta darle click a la opción "Show fiel lines", por último "Flip Magnet" es para voltear el imán.


Como hablamos anteriormente sobre la Ley de Faraday, mencionamos que demostraba que el voltaje inducido es directamente proporcional a la velocidad con la que cambia el flujo magnético que atraviesa una superficie con el circuito como borde.
Por eso vemos que al pasar el imán (el cual es un elemento ferromagnético que por consiguiente produce un campo magnético) por la Bobina de manera rápida, observamos que el bombillo prende por unos segundos; de esto se trata la inducción electromagnética.
En cambio, si dejamos el imán en reposo dentro de la Bobina, vemos que ahora no prende ni se modifica nada dentro del circuito, quedando demostrado lo dicho anteriormente. 

Actividad nº 6 -Campo Magnético-

En esta actividad explicaremos a través de una demostración cómo se produce un campo magnético. Antes que nada debemos definir qué es:
Campo Magnético: es una región de espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad v, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B.

En la demostración que nos muestra y ofrece la Universidad de Colorado a través del link visitado.

Podemos interpretar lo siguiente:

Elemento ferromagnético y brújula

Podemos percibir un imán y una especie de brújula, si bien sabemos, el magnetismo de puede producir tanto por imanes artificiales o naturales. Algunas de las características de los imanes es que tienes la capacidad de atraer metales, pero además tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur (en las imágenes se pueden observar indicados como "S" y/o"N".) Si enfrentamos los polos sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo Sur de uno con el polo Norte de otro se atraen. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

Polaridad de la Tierra

La Tierra también tiene un campo magnético, en la imagen anterior podemos observar claramente como funciona este, podemos decir que la Tierra se comporta como un imán gigantesco y tiene polos magnéticos, los cuales, en la actualidad, no coinciden con los polos geográficos. Si observamos la imagen detalladamente, veremos que en Polo Norte, está ubicado el Sur Magnético y el Polo Sur, esta ubicado el Polo Magnético, la brújula señala al Norte Magnético de la Tierra.

En conclusión, un imán de barra común, que al parecer está inmóvil (como lo encontramos en las imágenes), está compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su órbita). Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos, puesto que, el campo magnético se crea por el movimiento de cargas.

Por otro lado, ahora tenemos la formación de un campo magnético sin la presencia de un imán.

Vemos como mientas mayor sea su voltaje, las líneas de fuerza magnética son más pronunciadas

En este caso solo tenemos una bobina conectada a una pila. Ahora ¿Cómo se crea un campo magnético con electricidad? Pues el magnetismo y la electricidad son ambas manifestaciones de la misma fuerza, de manera que naturalmente siempre que se puede inducir corriente en un objeto se puede general en torno de él un campo magnético, con lo que se estaría convirtiendo a ese objeto en uno de los inventos más usados en algunos sectores de la industria, lo que se conoce como un electroimán. Es decir, se utiliza lo que se llama INDUCTANCIA.

Con todo lo anterior, esperamos que quede claramente explicado como se forma un campo magnético.