Semana 8: Sesión 23 Fenómenos electromagnéticos

SEMANA 8 SESIÓN 23	Física 2 UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
contenido temático	5.18 Ley de Faraday-Henry-Lenz. Aplicaciones

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Describe la generación de corriente eléctrica por la variación del campo magnético cerca de un conductor. Conoce el funcionamiento y principales usos de un transformador. Procedimentales ·       Elaboración de indagaciones bibliográficas. ·       Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -          PC, Conexión a internet De proyección: -          Cañón Proyector Programas: -           Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -          Presentación en Power Point; examen diagnóstico, programa del curso. De Laboratorio: Pila tipo D, alambre magneto No 22, clavo. Limadura de hierro.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA -          El Profesor  presenta a los alumnos la cuestión siguiente: ¿En qué consiste la Ley de Faraday-Lenz-Henry y que aplicaciones tiene? Equipo Ley de Faraday-Lenz-Henry ¿que aplicaciones tiene? 1 Ley de Faraday: “El voltaje inducido en algún circuito cerrado es directamente proporcional a la velocidad de cambio, en el tiempo en que el flujo magnético que atraviesa una superficie con el circuito. Ley de Henry: A cierta temperatura, la cantidad de gas en un líquido es directamente proporcional a la presión del gas que se ejerce sobre el líquido. Ley de Lenz: Sentido de corriente inducida es tal que su fuerza sería inducida a la causa que la produce. -          Generadores -          Motor eléctrico -          Producción de corriente eléctrica 2 La ley de Faraday; o inducción electromagnética, enuncia que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la velocidad con la que cambia, en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una dada superficie con el circuito haciendo que borde. Ley de Henry; a una temperatura dada, la cantidad de gas disuelto en un líquido, es directamente proporcional a la  presión parcial del gas sobre la superficie del líquido. Ley de Lenz; el sentido de la corriente inducida seria tal que su flujo se opone a la causa que la produce. Generadores  Motor eléctrico Transformador Freno magnético · Se aplica de manera independiente a cada gas sin importar la presión de los otros gases presentes en la mezcla Producción de corriente eléctrica Generadores de corriente alterna. 3 Ley de Faraday: Señala que la magnitud de la fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo de flujo magnético a través del circuito. Ley de Henry: Enuncia que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido. Ley de Lenz: Plantea que las tensiones inducidas será de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Faraday: Generación de electricidad, inducción entre dos espiras de cable, electromagnetismo. Lenz: Generadores de corriente, corriente alterna, alternadores, fuerza electromotriz  y contra electromotriz, producción de energía eléctrica y motores de corriente alterna. Henry: La solubilidad de un gas aumenta a medida que la presión del gas aumenta. 4 La ley de Faraday- Henry y Lenz, establece que: Toda variación de flujo que atraviesa un circuito cerrado produce en éste una corriente inducida. La corriente inducida es una corriente instantánea, pero sólo dura mientras dura la variación del flujo. La fuerza electromotriz inducida en un circuito( e ) es igual a la variacióndel flujo magnético ( F ) que lo atraviesa por unidad de tiempo. Alternadores Los dispositivos generadores de corrientes eléctricas alternas se llaman alternadores. Un alternador consta básicamente de dos elementos: el rotor, que provoca el giro del conjunto, y el estator, que rodea al anterior y rota alrededor de su eje. Fuerza electromotriz   y  contra electromotriz: La acción de los generadores de corriente vienen definidos por una magnitud llamada fuerza electromotriz (f.e.m.) que se define como la energía eléctrica que comunica el generador a cada unidad de carga que circula por él. Motores de corriente alterna: Los generadores de corriente alterna o alternadores pueden utilizarse también como motores para generar energíamecánica a partir de la eléctrica. 5 La ley de inducción electromagnético de faraday, establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. Generador Motor eléctrico Transformador Freno magnético Cocinas de inducción 6 La fuerza de Faraday,  enuncia que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la velocidad con la que cambia. Ley de Henry; a una temperatura dada, la cantidad de gas disuelto en un líquido, es directamente proporcional a la  presión parcial del gas sobre la superficie del líquido. En un motor eléctrico. En la industria petroquímica. -         Los alumnos en equipo, discuten y escriben sus respuestas en el cuadro, utilizando el procesador de palabras: -          Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor para consensar las respuestas. FASE DE DESARROLLO               Los alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor: -          Solicitar el material requerido para realizar las actividades siguientes: Colocar en una hoja de papel, una muestra de la limadura de hierro, 1.- Acercar  a la limadura de hierro el clavo y anotar los cambios. 2.- Acercar el alambre magneto a la limadura de hierro y observar los cambios. 3.- Acercar la pila a la limadura de hierro y observar los cambios. 4.- Enrollar el alambre magneto al clavo y acercar a la limadura de hierro y anotar los cambios. 5.- Conectar a la pila el alambre arrollado al clavo y acercar a la limadura de hierro anotar los cambios. Observaciones: -          Los alumnos discuten para obtener sus  conclusiones: FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.  Se les sugiere que abran una carpeta  nombrada Física 2;  en la cual almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se comuniquen vía e-mail u otro  programa para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente clase en USB.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

Unidad 5: Fenómenos Electromagnéticos

5.18 Ley de Faraday 

Establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

donde:

 es el campo eléctrico,

 es el elemento infinitesimal del contorno C,

 es la densidad de campo magnético y

 es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de  están dadas por la regla de la mano derecha.

Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad.

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday

Unidad 5: Fenómenos Electromagnéticos

5.17 Motores (transformaciones)

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.

El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estátor, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.

http://fsica1jacki.blogspot.mx/2011/04/motores-transformacion-de-energia.html

Unidad 5: Fenómenos Electromagnéticos

Fuerza de Lorentz 
La fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Forma clásica

Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

donde  es la velocidad de la carga,  es el vector intensidad de campo eléctrico y  es el vector inducción magnética. La expresión siguiente está relacionada con la fuerza de Laplace o fuerza sobre un hilo conductor por el que circula corriente:

donde  es la longitud del conductor,  es la intensidad de corriente y  la inducción magnética. A pesar de ser una consecuencia directa de ella, esta última expresión históricamente se encontró antes que la anterior, debido a que las corrientes eléctricas se manejaban antes de que estuviese claro si la carga eléctrica era un fluido continuo o estaba constituida por pequeñas cargas discretas.

Forma integral

Si los campos eléctrico  y magnético  no son modificados por la presencia de la densidad de carga eléctrica ρ y la densidad de corriente , y las dos últimas no son modificadas por dichos campos, la fuerza de Lorentz se puede expresar como:

Como en general esto no es cierto, la resolución de las fuerzas resultantes requiere el uso de consideraciones energéticas y la resolución de ecuaciones diferenciales derivadas de las ecuaciones de Maxwell.

https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz