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2011 Electricidad y Magnetismo

Resultadosde Laboratorio


- Comprender y diseñar un circuito eléctrico con material casero y de laboratorio.- Aprender a medir la corriente eléctrica utilizando voltímetro y amperímetro.- Discriminar entre sustancias conductoras y no conductoras de electricidad.- Comprender el funcionamiento de una fuente de corriente continua.

- ¿Qué entiendes por circuito eléctrico?Es un conductor unido por sus extremos, en el que existe al menos un generador que

produce una corriente eléctrica.

- ¿Para qué piensas que sirven los circuitos eléctricos?Para que todo aparato eléctrico funcione es necesario que tenga en su interior y en

su instalación, un circuito eléctrico. Es decir, sirve para generar, transportar omodificar señales electrónicas.

- ¿Sabes cómo se mide la Corriente Eléctrica?Con un amperímetro, para medirla tiene que conectarse el amperímetro en serie y

cerrar el circuito.

- ¿Qué entiendes por materiales aislantes y conductores?Los conductores conducen electricidad en cambio los aislantes no conducen

electricidad.

- ¿Qué diferencia hay entre los materiales conductores y los aislantes?Aislantes: son materiales que no dejan pasar a su través la corriente eléctrica(madera, plástico, vidrio, papel, goma, etc.)Conductores: son materiales que dejan pasar a su través la corriente eléctrica(plata, oro, cobre, hierro, aluminio, etc.)

- Bajo la acción de las cargas libres en un medio conductor generará corrienteeléctrica.

- Si realizo correctamente las conexiones eléctricas construiré circuitos en seriey en paralelo.

APRENDIZAJE ESPERADO:

Tema 1: Aprendiendo sobrecorriente eléctrica

FOCALIZACIÓN:

HIPÓTESIS


- Explica que sucede en un circuito eléctrico.Los elementos unidos entre sí permiten el paso de una corriente eléctrica.

- Menciona los elementos de circuito básico y sus funciones.Conductores: son los hilos y cables que conectan el generador con el receptor(cobre)Generadores: producen e impulsan la energía eléctrica por el circuito (puedenser pilas, baterías, alternadores).Receptores: reciben la energía eléctrica y la transforman en otro tipo de energía(bombilla, timbre, motores).Elemento de Maniobra: sirve para conectar y desconectar partes del circuitoeléctrico (interruptores, cumuladores, pulsadores).

- En la experiencia 2 :

o En el proceso A, ¿Por qué la bombilla no enciende cuando se conectasólo un poste del portalámparas a la batería?Porque no es un circuito cerrado, los conductores tienen que estar a losextremos del generador para que encienda.

o Compara el brillo de la lámpara en los procesos A y B. ¿En qué casobrilla más? ¿por qué?Brilla más en el segundo caso porque el generador tiene mayor cantidadde voltios y eso genera más potencia de luz.

- Analiza las experiencias 3 y 4 y responde:

o ¿Cuándo quitaste una bombilla a cada circuito? ¿qué sucedió con elbrillo de las lámparas en cada caso?Serie: circuito en serie tiene un solo camino por lo tanto cuando quitamosuna bombilla se apagaron todas debido a que ya no era un circuitocerrado había una interrupción.Paralelo: se quita una bombilla y las demás bombillas siguen funcionandodebido a que cada receptor es atravesado por una corrienteindependiente.

o ¿En qué caso las bombillas enciendas más en serie o en paralelo?En paralelo debido a que cada receptor es atravesado por una corrienteindependiente y su intensidad total suministrada por la pila se repartepor las diferentes ramas, todas las bombillas están a la misma tensión.

- Menciona las diferencias que hay entre los Circuitos en Serie y en Paralelo.SERIE:- Los receptores se conectan uno a continuación del otro (salida con entrada)- Si se funde o se quita una bombilla las demás no lucen.

Reflexión:


- La intensidad que circula por cada bombilla es la misma.- Cada vez que aumentamos las bombillas conectadas en serie, lucirán menos.- La tensión total se reparte entre los diferentes receptores.

PARALELO:- Cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de formaindependiente al resto, cada una tiene su propia línea.- Si se funde o si se quita una bombilla las demás siguen funcionando- La intensidad total suministrada por la pila se reparte por las diferentes ramas- Todas las bombillas están a la misma tensión- Aunque aumentemos el número de bombillas en paralelo, siguen encendiendoigual (cada una en función de su potencia)

- ¿Qué linternas iluminan más? ¿Las que tienen dos pilas conectadas en serie,o las que tienen tres pilas?

La de tres pilas, ya que la bombilla así tendrá más voltaje.

- ¿Qué efectos físicos produce la corriente eléctrica?Efecto calorífico: Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos lacorriente eléctrica.Efecto químico: La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en lassustancias.Efecto luminoso: El paso de corriente produce luz.Efecto magnético (electromagnetismo): Una corriente eléctrica tiene efectosmagnéticos (es capaz de atraer o repeler un imán).

- ¿Cuál es la función de los conductores y de los aislantes?La de los conductores son los que dejan traspasar a través de ellos laelectricidad y aislantes no permiten el paso de la corriente eléctrica.

- ¿Qué tienen en común los objetos conductores?En el caso de los conductores. Hay una banda (de valencia) llena de electrones, yhay una banda (de conducción) vacía, adyacente, con niveles de energíadisponibles para los electrones del material. Por eso, cuando se aplica un pequeñocampo eléctrico (como el debido al voltaje de una pila conectada sobre unalambre metálico), los electrones libres del metal se aceleran pasando a un nivelde energía inmediatamente superior (disponible), produciéndose una corrienteeléctrica.

- ¿De qué materiales están hechos los objetos aislantes?Madera, plástico, vidrio, papel, goma, etc.

- ¿Por qué el agua pura no conduce energía y el agua con sal si lo puedehacer?El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua consales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva ynegativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducidadependerá del número de iones presentes y de su movilidad.

-


- ¿Por qué es necesaria la intervención del limón y la papa para lademostración de estos experimentos? ¿Y la intervención de los metales,también es necesaria? ¿Por qué?Los limones y las papas son utilizados en el experimento para dar a conocer queson generadores de electricidad y que junto con la intervención de los metales,conducirán la energía al receptor.

- ¿Son capaces estas nuevas alternativas de suministrar electricidad para elfuncionamiento de cualquier aparato electrodoméstico?Sí, siempre y cuando se instale una gran cantidad de estos, ya que requiere demucho potencial de voltaje para el funcionamiento de un aparto eléctrico.

- ¿En las instalaciones eléctricas de tu casa se evidencian conexiones en serieo en paralelo? Explica.En paralelo porque cuando se quema una bombilla las demás siguen encendidas yaque cada bombilla es atravesado por una corriente independiente.

- ¿Las luces de árbol de navidad son un ejemplo de circuito en paralelo o enserie?En serie porque tiene un solo camino por lo tanto se funde una bombilla y lasdemás dejan de funcionar, ya que el circuito ya no es cerrado.

- En tu casa, en la noche realiza la experiencia nº1 y comenta sufuncionamiento.Los electrones se mueven de polo negativo de la pila y tras recorrer el circuitoregresan a ella, entrando por el polo positivo, vemos que la luz se adecua deacuerdo al recipiente que lo contiene en este caso la silicona y observamos que laluz no sale en línea recta.

- ¿Para un electricista que ventaja tiene el hacer la medición de la Corrienteantes de hacer un cambio de cable de alto voltaje?Para saber la medida de voltios con la que va a trabajar y es una forma deprecaución por parte del electricista.

- Investiga, qué aparatos aparte del Amperímetro sirven para medir lasmagnitudes eléctricas.Galvanómetro, Miliamperímetro, Mili voltímetro, Ley de Amper, Solenoide,Voltímetro, Ohmetro, Wattmetro, Miliamperímetro, Cosimetro, Varmetro.

- ¿El cuerpo humano puede conducir energía? Explica.Sí, por todos los compuestos químicos de los cuales estamos compuestos,incluyendo el agua, la sangre y los minerales dentro de ella. Además de lassiempre constantes pulsos eléctricos de nuestro sistema neurológico que estápresente en todo nuestro cuerpo.

Aplicación:


- ¿Los trabajadores de la luz, tienen una indumentaria especial? ¿De quématerial es? ¿Por qué?Si, sus materiales de trabajo, son de plástico que sirve como aislante deelectricidad para evitar riesgos.

- Anota las normas de seguridad en instalaciones eléctricas.

A.- CON APLICACIÓN DE ENERGIASe recomienda no realizar servicio con aplicación de energía en el punto detrabajo, pero si se tuviera que hacer porque no hay otra posibilidad, tenga encuenta las siguientes recomendaciones:1.- No utilice ropa húmeda y especialmente zapatos mojados. El cuerpo debeestar también seco.2.- Coloque entre el punto de trabajo y el piso un material aislante y pise sobreél.3.- Trabaje línea por línea. Cuando trabaje una línea, la otra, así como loscontactos adyacentes deben estar aislados.4.- Trabaje con herramientas en buen estado, aisladas y limpias.5.- Terminado el trabajo en un punto determinado, aíslelo adecuadamente.Terminado todo el trabajo, esconda los conductores y cubra o tape estosconductores.6.- En el supuesto de que, por cualquier razón, no pueda terminar en el punto detrabajo no deje los conductores sin aislamiento.7.- Use una escalera. No haga pirámides con tablas, sillas, mesas o cualquier otroobjeto. Cuando use una escalera simple, tenga en cuenta que se puede resbalarcon cualquier movimiento.8.- Si no está seguro que, en el punto por trabajar, existe o no tensión, tome lasprecauciones como si existiera tensión.

B.- SIN APLICACIÓN DE ENERGIA1.- Antes de trabajar un punto determinado, saque de servicio dicho punto,manipulando su respectiva llave en el tablero de distribución.2.- No pase por los ductos mayor cantidad de conductores que lo permitido porlos planos y las tablas respectivas.3.- Al pasar alambres, una persona debe jalar la huincha guía y la otra personadebe guiar el ingreso de los conductores para que el aislamiento no se deteriore.4.- Realice las uniones y empalmes de acuerdo a las indicaciones que se dan enlas clases teóricas, así como los encintados de acuerdo a lo requerido. Asíevitará posibles cortos circuitos por deficiencias en el trabajo de uniones,empalmes y protección inadecuada de estos trabajos.

- ¿Qué propiedades tienen los materiales conductores y no conductores deelectricidad?Conductores: En los conductores sólidos la corriente eléctrica es transportadapor el movimiento de los electrones; y en disoluciones y gases, lo hace por losiones.Aislantes: Presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 ×1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o elcobre.


- Si el agua salada es conductora, por que cuando estamos en el mar ymetemos aparatos eléctricos, no nos electrocutamos.Porque el voltaje o fuerza electromotriz es mínima comparada con las gran masade agua del mar, ye so hacer que no nos podamos electrocutar.

- Averigua cuál es el máximo voltaje que tienen estas baterías de limón o dela papa.La corriente producida (aproximadamente 240 µA con zinc y cerca de 400 µAcon magnesio) y también aumenta levemente el voltaje (0.97 V con zinc y 1.6 Vcon magnesio). Estos números por supuesto dependen de los limones.

- Las pilas que se usan en una linterna o en reloj, ¿Crees tú que puedasreemplazarlas por la que has realizado en la experiencia anterior? ¿Por qué?

Claro, si se hacen las respectivas conexiones y se abastece con gran cantidad dematerial entonces es posible sustituirlas por las pilas normales

- Investiga que tipo de pilas existen. Y ¿Cuál de ellas son las más comunes?¿Por qué?Ácidas, alcalinas, de mercurio, solares, atómicas y de hidrógeno.Las más comunes son las ácidas, que se usan en coches y equipos electrónicosportátiles.

- Explica la generación y la distribución de la electricidad a un centropoblado.Para poder disfrutar de la electricidad en nuestro hogar, oficina o empresarealiza un complejo recorrido desde los lugares donde se produce pasando pordiferentes etapas hasta llegar finalmente a nuestras manos, en forma de luz,sonido, agua caliente o fría, etc.Todo este recorrido desde su generación hasta su entrega final, se realiza en loque se denomina el sistema de potencia.El sistema de potencia se encuentra dividido en 4 partes fundamentales como loson:GeneraciónTransmisiónSubtransmisiónDistribución


- Identificar la relación entre fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas, así comolas condiciones físicas para que interactúen.

- Aprender sobre las leyes de electricidad y magnetismo.

- ¿Crees que haya relación entre los imanes y la corriente eléctrica?Estudios anteriormente hechos explican que efectivamente hay una relaciónentre estos dos grandes fenómenos. Esto lo comprobaremos al realizar losexperimentos de Electromagnetismo.

- ¿Has escuchado sobre Oersted, Faraday o Lenz? ¿Cómo crees que sepueden relacionar con este tema?Sí anteriormente, he escuchado sobre ellos, aunque no podría explicar suexactitud su intervención en este tema.

- Un campo magnético variable cerca de un conductor generará carga eléctricao viceversa.

- En las experiencias de los motores ¿Por qué se produce el movimientogiratorio de los conductores?Porque la corriente eléctrica en contacto con un campo magnético produce esemovimiento, por la misma interacción de estos dos campos.

- ¿Qué es un motor eléctrico? ¿Cómo es su funcionamiento? Un motor eléctrico es un dispositivo rotativo que transforma energía eléctrica

en energía mecánica.Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en elmismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por elque circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de uncampo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas deacción del campo magnético.El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corrienteeléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades

TEMA 2: APRENDIENDO SOBREELECTROMAGNETISMO

APRENDIZAJE ESPERADO:

FOCALIZACIÓN:

Reflexión:

HIPÓTESIS


magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en elestator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

- En la Experiencia de Oersted

o ¿Por qué se movió la aguja? ¿Hacia dónde se orientó la brújula?Porque alrededor de ella, en el conductor recto, se creó un campomagnético por acción de la corriente eléctrica. Se orientóperpendicularmente al conductor.

o ¿Qué pasó cuando cambiamos la polaridad del circuito? ¿Por quésucede esto?La aguja se orienta en sentido contrario, porque al cambiar el sentidode la corriente eléctrica, cambiamos también el sentido del campomagnético que se va a generar, y esto se pone en manifiesto en elcambio de dirección de la aguja.

o ¿Cómo podríamos hacer que la aguja se orientara másrápidamente?Para que la aguja se oriente más rápido, tendremos que aumentar laintensidad de la corriente, y por ende el voltaje que se le suministra alcircuito.

- ¿Qué es un electroimán?Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se producemediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesadicha corriente.El electroimán más sencillo es una barra de hierro que al envolverlo con un cablede corriente y suministrarle corriente, la barra se magnetiza y todos loshierros quedan pegados y al cortar la corriente, se despegan.

- ¿Cuál es la diferencia entre un solenoide y una bobina? ¿ Qué relaciónguardan con el tema de electromagnetismo?No hay gran diferencia entre estos dos instrumentos de generación deelectricidad. Aunque usualmente se llama solenoide al enrollado uniforme de unconductor y bobina al enrollado uniforme de un conductor pero en un núcleohueco aislante. Mayormente las bobinas tienen más enrolladlo de conductor queun solenoide.

- ¿Por qué aumenta la intensidad del campo magnético en el interior de unabobina que trasporta corriente si le introducimos un trozo de hierro?Porque el hierro al igual que otro material ferro magnéticos poseen dominiosmagnéticos, que son aéreas magnéticas que poseen en su interior, pero estasregiones magnéticas están desordenadas, al suministrar corriente eléctrica alcircuito, estos dominios magnéticos se alinean y hacen que el campo magnéticosea mucho más intenso.


- ¿Qué es inducción magnética?Es la creación de un campo o flujo magnético pero por acción de la circulaciónde corriente a través de un conductor.

- En la experiencia de la Ley de Faraday y Lenz:

o ¿Qué sucede cuando acercas y alejas el imán de la bobina? ¿A quése debe esto?La aguja del amperímetro se desvía hacia la derecha luego hacia laizquierda. Esto sucede porque cuando acercamos y alejamos el imánestamos haciendo variar el flujo magnético en el interior de la bobina,esta variación va a permitir que se cree una corriente inducida, la cuales registrada por el amperímetro.

o ¿Qué sucede cuando el imán está detenido en el interior de labobina? Explica.La aguja queda detenida, ya que no hay una variación de un flujomagnético, por lo tanto no se inducirá ninguna corriente la bobina, y noserá registrada en el amperímetro.

o ¿De qué otra manera puede haber una variación del flujomagnético?Podemos también variar un flujo magnético cuando movemos elconductor que lo atraviesa en este caso la bobina.

- Después de observar las experiencias 6 y 7 y 8 explica la relación queexiste ente magnetismo y electricidad.La electricidad y el magnetismo guardan mucha relación. Pues cuando unacorriente eléctrica fluye por un conductor, alrededor de este se genera uncampo magnético, así es como funciona un electroimán, pero también serelacionan cuando un campo magnético variable cerca de un conductor, crea unacorriente inducida, este último fenómeno lo podemos ver en los dinamos yalternadores.

- ¿Qué son las ondas electromagnéticas?Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiaciónelectromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos estánrelacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones deMaxwell.A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitande un medio material para propagarse. Algunos ejemplos de ondaselectromagnéticas son la luz y las ondas de radio.

- Averigua las biografías de Faraday, Lenz y Oersted y resalta sus aportes alelectromagnetismo.

Aplicación:


Michel Faraday

Faraday, hijo de una familia pobre, nació el 22 de septiembre de 1791, en lalocalidad de Newington Butts, situada cerca de Londres. A muy temprana edadtuvo que empezar a trabajar. En sus ratos libres aprovechaba y leía los librosque le llevaban a encuadernar, interesándose especialmente por librosdedicados a la física y la química.

Su primer impulso lo recibió en el año 1812, cuando un cliente le regalóentradas para asistir a las 4 últimas conferencias que el químico Sir HumphryDavy ofrecía en la Royal lnstitution. Faraday encuadernó todas las notas quehabía tomado a lo largo de las sesiones y se las presentó a Davy solicitándole unpuesto de trabajo en su laboratorio. Davy lo contrató como asistente en 1813.

Los resultados de sus estudios en electricidad y magnetismo lo hacen serreconocido como padre de la electroquímica y además, abrió paso a la teoríaelectromagnética de James Clerk Maxwell.En 1934 Faraday enunció leyes sobre la electrólisis, tras observar el fenómenode la descomposición de sustancias químicas por la acción de una corrienteeléctrica. En 1831 intentó reproducir los trabajos de Ampére y Oersted peroen sentido inverso, es decir, produciendo una corriente eléctrica a partir delmovimiento de imanes y conductores, descubriendo el principio de la inducciónelectromagnética. En 1845 descubrió la existencia del diamagnetismo y ladesviación del plano de polarización de la luz como resultado de un campomagnético, al atravesar un material transparente como el vidrio. Se trataba delprimer caso conocido de interacción entre el magnetismo y la luz.Escribió Manipulación química (1827), Investigaciones experimentales enelectricidad (1844-1855) e Investigaciones experimentales en física yquímica (1859).

Michael Faraday falleció el 25 de agosto de 1867; fue sepultado en el HighgateCementery de Londres.


Hans Christian Oersted

(Rudkobing, Dinamarca, 1777-Copenhague, 1851) Físico y químico danés. Fueconsejero de Estado (1828), director del Politécnico de Copenhague (1829) ymiembro de la Academia de Ciencias de París. Bajo la influencia de la filosofíaromántica de la naturaleza, uno de cuyos principios fundamentales era la unidadde todas las fuerzas físicas, buscó las conexiones entre el magnetismo y laelectricidad.

Oersted consiguió demostrar tal relación, de un modo muy intuitivo, en 1820:su experimento puso de manifiesto la producción de campos magnéticos porparte de los conductores al ser atravesados por una corriente. Lasconsecuencias de tal descubrimiento, que evidenciaba además la existencia deuna fuerza completamente distinta del tipo de las que estaban en la base de lagravitación newtoniana, serían desarrolladas más adelante por André-MarieAmpère. Oersted fue también el primero en aislar el elemento químico aluminio(1825).

Lenz, Heinrich

Lenz, Heinrich Christianovich (1804 –1865), físicoe ingeniero eléctrico ruso, académico Petersburgo AN (1830).En 1820 entró en Dorpat (hoy Tartu) Universidad. En 1823, sin terminar elcurso, se llevó a cabo en la física de la balandra "Enterprise", que recorrió elviaje por el mundo (1823 – 1826) bajo el mando de O. Kotzebue, que secelebró la investigación oceanográfica, para lo cual en 1828 fue elegidoprofesor asistente en la Academia de San Petersburgo de la Ciencia.

En 1830 fue elegido académico extraordinario en 1834 – lo común.En 1836 dirigió el departamento de la física y la geografía física en laUniversidad de San Petersburgo, desde 1863 rector de la universidad.En 1833 estableció la llamada la Ley de Lenz para determinar la dirección delas corrientes inducidas. En colaboración con "BS Jacobi Leyes deelectroimanes (parte 1 a 2, 1838 – 1844) dio a métodos de cálculo de loselectroimanes (utilizado para los 80. 19. Cuando las leyes estaban abiertascircuito magnético); estableció la reversibilidad de las máquinas eléctricas.El fenómeno de la "reacción de anclaje y para reducir su uso de latransferencia propuesta de las máquinas de cepillo.En 1842, sin embargo los experimentos, la ley de acción de la corrienteeléctrica térmica, descubierto en 1841 por J. Joule. Inventado dispositivopara estudiar la forma de la curva de CA. Autor de obras sobre elestablecimiento de la resistencia de los metales de la temperatura, sobrelos cimientos de la ley de Ohm, la creación de un método balístico paramedir el flujo magnético (en colaboración con la norma BS Jacobi)


- Investiga la historia del electromagnetismo.

Desde la antigua Grecia se conocían los fenómenos magnéticos y eléctricospero no es hasta inicios del siglo XVII donde se comienza a realizarexperimentos y a llegar a conclusiones científicas de estos fenómenos.[1]

Durante estos dos siglos, XVII y XVIII, grandes hombres de ciencia comoWilliam Gilbert, Otto von Guericke, Stephen Gray, Benjamin Franklin,Alessandro Volta entre otros estuvieron investigando estos dos fenómenos demanera separada y llegando a conclusiones coherentes con sus experimentos.

A principios del siglo XIX Hans Christian Ørsted encontró evidencia empíricade que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. De ahí esque los trabajos de físicos como André-Marie Ampère, William Sturgeon,Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday en ese siglo, son unificadospor James Clerk Maxwell en 1861 con un conjunto de ecuaciones que describíanambos fenómenos como uno solo, como un fenómeno electromagnético.[1]

Las ahora llamadas ecuaciones de Maxwell demostraban que los camposeléctricos y los campos magnéticos eran manifestaciones de un solo campoelectromagnético. Además describía la naturaleza ondulatoria de la luz,mostrándola como una onda electromagnética.[2] Con una sola teoríaconsistente que describía estos dos fenómenos antes separados, los físicospudieron realizar varios experimentos prodigiosos e inventos muy útiles comola bombilla eléctrica por Thomas Alva Edison o el generador de corrientealterna por Nikola Tesla. El éxito predicitivo de la teoría de Maxwell y labúsqueda de una interpretación coherente de sus implicaciones, fue lo que llevóa Albert Einstein a formular su teoría de la relatividad que se apoyaba enalgunos resultados previos de Hendrik Antoon Lorentz y Henri Poincaré.

En la primera mitad del siglo XX, con el advenimiento de la mecánica cuántica,el electromagnetismo tenía que mejorar su formulación con el objetivo de quefuera coherente con la nueva teoría. Esto se logró en la década de 1940 cuandose completó una teoría cuántica electromagnética o mejor conocida comoelectrodinámica cuántica.

Historia delElectromagnetismo


- ¿Qué tienen en común las cargas eléctricas y los polos magnéticos? ¿Cuáles su principal diferencia entre los dos?Los imanes ejercen fuerzas unos sobre otros. Se parecen a las cargaseléctricas, pues pueden ejercer sin tocarse fuerzas de atracción y repulsiónsegún sean los extremos de los imanes que se aproximen. Además al igual quelas cargas eléctricas, la intensidad de sus interacciones depende de la distanciaque los separa. Las cargas eléctricas producen fuerzas eléctricas y las regionesllamados polos magnéticos producen fuerzas magnéticas. El comportamiento de los polos magnéticos se parecen al de las cargaseléctricas en algunos aspectos, pero existe una diferencia de suma importancia.Podemos tener cargas eléctricas aisladas mas no polos magnéticos aislados. Loselectrones y protones son entidades por sí mismos. Un cúmulo de electrones noprecisa estar acompañado de un cúmulo de protones o viceversa. Sin embargoun polo norte magnético no puede existir sin un polo sur, o viceversa. El polonorte y sur de un imán son como las caras de una misma moneda.

- ¿Cómo se aplican los electroimanes en nuestra vida?Los electroimanes son los componentes esenciales de muchos interruptores,siendo usados en los frenos y embragues electromagnéticos de los automóviles.En algunos tranvías, los frenos electromagnéticos se adhieren directamente alos raíles. Se usan electroimanes muy potentes en grúas para levantar pesadosbloques de hierro y acero, y para separar magnéticamente metales enchatarrerías y centros de reciclaje. Los trenes de levitación magnética usanpoderosos electroimanes para flotar sin tocar la pista. Algunos trenes usanfuerzas atractivas, mientras otros emplean fuerzas repulsivas.

Los electroimanes se usan en los motores eléctricos rotatorios para producir uncampo magnético rotatorio y en los motores lineales para producir un campomagnético itinerante que impulse la armadura. Aunque la plata es el mejorconductor de la electricidad, el cobre es el usado más a menudo debido a subajo costo, y a veces se emplea aluminio para reducir el peso.

- Investiga las aplicaciones de las corrientes inducidas. ¿Son importantes ono?Una de las aplicaciones más importantes de la corriente inducida es elgenerador electromagnético.Un generador electromagnético consiste en una armadura metálica en la que haygran cantidad de solenoides. En el interior de esta armadura se coloca un imánmuy potente, que se hace girar a mucha velocidad.Debido al movimiento del imán, en los solenoides se produce una corrienteeléctrica inducida que se puede transmitir a cualquier hilo conductor externo.En las centrales hidráulicas, el imán del generador electromagnético se muevegracias al empuje del agua; en las centrales térmicas, el imán se mueve graciasal empuje del vapor.


- ¿Qué es un dinamo, un alternador, un generador y un transformador? ¿Quérelación guarda cada uno con este tema de electromagnetismo?

Dinamo Alternador Generador Transformador

Es un generadoreléctrico destinadoa la transformaciónde energíamecánica eneléctrica medianteel fenómeno de lainducciónelectromagnética.

Un alternadores el quetransforma laenergíamecánica eneléctricagenerando asíuna corrientealterna que esaquella en la quela magnitud ydirección varíancíclicamente.

Es tododispositivo capazde mantener unadiferencia depotencialeléctrico entredos de sus puntos(llamados polos,terminales obornes)transformando laenergía mecánicaen eléctrica.

Un transformadores un aparato conel que se puedeconvertir unatensión alterna enotra más alta omás baja, y constade dos bobinasacopladasmagnéticamente.

- ¿En qué se parece un galvanómetro a un motor eléctrico sencillo? ¿Cuál esla diferencia fundamental entre dichos aparatos?El galvanómetro y el motor se parecen en que ambos funcionan a base debobinas colocadas en campo magnético. Cuando pasa una corriente por lasbobinas las fuerzas que se ejercen sobre el alambre las hacen girar. Ladiferencia Fundamental es que el giro máximo de la bobina del galvanómetro esmedia vuelta, mientras que la bobina (armadura) del motor puede efectuarmuchas revoluciones seguidas. La corriente en la armadura de un motor seinvierte cada vez que la armadura da media vuelta.

- ¿Qué función desempeña el campo magnético terrestre respecto a laradiación cósmica?Los campos magnéticos pueden desviar partículas cargadas. Y esto es muybueno ya que el campo magnético terrestre desvía partículas cargadasprovenientes del espacio exterior. De no ser así, la intensidad de los nocivosrayos cósmicos que bombardean la superficie de la Tierra sería mucho mayor.

- ¿Cuáles son las causas posibles del campo magnético terrestre, según losgeofísicos?La mayoría de los estudiosos de las ciencias de la Tierra piensan que el campomagnético terrestre se debe al movimiento de partículas cargadas que giran enel interior del planeta. Dado el gran tamaño de la Tierra, la rapidez de laspartículas cargadas tendría que ser menor que un milímetro por segundo paraproducir el campo.


Otra posible explicación del campo magnético terrestre son las corrientes deconvección que se originan debido al calor del núcleo. El calor de la Tierra sedebe a la energía nuclear que se libera en el proceso del decaimientoradioactivo. Tal vez el campo magnético de la Tierra sea producto de lacombinación de las corrientes de convección con los efectos de rotaciónterrestre.

- Da un ejemplo donde se practique esta propiedad del aluminio de impedir elpaso de las ondas electromagnéticas.Cuando hay rayos eléctricos el coche sirve para cubrirse de ellos,La estructura de un coche es metálica. Si nos metemos en el interior del coche,lo que hacemos es meternos en una jaula de Faraday. Si nos metemos en unajaula de Faraday, es como si nos metiéramos en el interior de un conductor, y elcampo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo.Esto quiere decir que el coche al ser conductor de la electricidad, aunquereciba la energía del campo eléctrico generada por un rayo, dentro el campoelectromagnético se anula completamente. Esto sucede porque todo el cochequeda al mismo potencial (el que sea) y como nosotros estamos dentro, notenemos diferencia de potencial, que es lo necesario para que se produzca unacorriente eléctrica. El coche se ha convertido en una coraza electromagnética.Aun y así, tiene puntos débiles a evitar por la posibilidad de encontrarnos conuna desagradable diferencia de potencial: las ventanas y la toma de aire.

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