Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática PROYECTO FINAL CIENCIAS NATURALES SEGUNDO SEMESTRE.
Para realizar el proyecto final pueden unirse en grupos de máximo 5 compañeros, los cuales de manera virtual aportaran en la elaboración del proyecto (No requieren reunirse de manera presencial) cada uno de los integrantes del proyecto debe tomar un rol dentro del grupo, teniendo en cuenta el trabajo cooperativo
Estos roles se utilizan para la realización del proyecto, cabe aclarar que no se deben reunir de manera presencial, por tal motivo cada integrante del grupo ocupará un rol de acuerdo a sus cualidades, por ejemplo, la persona que tenga facilidad en la elaboración del motor lo fabricará, mostrándole el paso a paso a sus compañeros mediante video llamada grupal o fotos, las cuales deben aparecer en el trabajo final como evidencia.
Todos los integrantes del grupo deben aportar desde sus fortalezas al proyecto y debe haber evidencia en el trabajo final que será presentado mediante un video y un trabajo escrito. el cual deben hacer llegar al correo profecarito2017periodo2@gmail.com el día 20 de noviembre de 2020.
El tema a trabajar será FENOMENOS ELECTROMAGNETICOS, pueden escoger entre estos 4 experimentos para realizar, el grupo debe llenar la siguiente encuesta a mas tardar el 10 de noviembre.
LA GUÍA CON LAS PREGUNTAS QUE DEBEN RESPONDER DE SUS PROYECTOS ESTARÁ EN LA PROXIMA ENTRADA DEL BLOG
OPCIÓN 1:
Electromagnetismo II. Motores eléctricos
Introducción
Un Motor Eléctrico es una máquina que convierte energía eléctrica en energía mecánica, es decir, a partir de corrientes eléctricas producen movimiento en una parte móvil denominada rotor. Cuando la electricidad proveniente de una batería u otra fuente de energía se conecta a un motor, la parte móvil (el rotor) empieza a girar, dentro de una estructura fija que los sustenta (la armadura). Algunos motores funcionan con fuentes de corriente continua (DC), por ejemplo, con una batería, y otros se abastecen de corriente alterna (AC). Si bien existen muchos diseños de motores eléctricos, los principios de funcionamiento son los mismos
El principio físico de funcionamiento de este tipo de motores está basado en las fuerzas magnéticas que los campos magnéticos realizan sobre las corrientes eléctricas o, en el fondo, en la ley de Lorentz de las fuerzas magnéticas sobre cargas en movimiento.
Los dos elementos básicos que son imprescindibles en un motor eléctrico son:
· Un imán permanente que produce un campo magnético constante y permanente
· Un circuito cerrado con una bobina (en el caso limite una espira) por el que circula corriente generada por un generador eléctrico (pila, batería) externo.
Si no gira, asegurarse de que ha sido eliminado todo el aislante de los extremos del cable. Si gira irregularmente, aseguraos de que los extremos están alineados y centrados en los laterales de la bobina.
A continuación les dejo un video con los pasos para elaborar el motor eléctrico con imanes.
OPCIÓN 2 : BOBINA DE TESLA
una bobina de tesla consta de un circuito muy sencillo, una bobina primario y secundario, que genera electricidad de alta tensión y baja corriente, podremos encender hasta 4 lámparas al mismo tiempo, les mostrare paso a paso de cómo hacer la bobina, tenemos el diagrama y la explicación paso a paso de cómo hacer la bobina, hablaremos un poco de tesla y sus inventos.
NIKOLA TESLA: Nació en la actual Croacia el 10 julio de 1856 y murió en Nueva York, el 7 de enero de 1943, Físico estadounidense de origen serbio. Estudió en las universidades de Graz (Austria) y Praga. Después de haber trabajado en varias industrias eléctricas en París y en Budapest, se trasladó a Estados Unidos (1884), donde trabajó a las órdenes de Thomas A. Edison, entonces partidario de la corriente eléctrica continua.
Tesla fundó en Nueva York un laboratorio de investigaciones electrotécnicas, donde descubrió el principio del campo magnético rotatorio y los sistemas polifásicos de corriente alterna. Creó el primer motor eléctrico de inducción de corriente alterna y otros muchos ingenios eléctricos como el llamado montaje Tesla, un transformador de radiofrecuencia en el que primario y secundario están sintonizados, de utilidad a la hora de preseleccionar la entrada de un receptor radioeléctrico. Predijo la posibilidad de realizar comunicaciones inalámbricas con antelación a los estudios llevados a cabo por Marconi, y en su honor se denomina tesla a la unidad de medida de la intensidad del flujo magnético en el sistema internacional.
us invenciones y patentes se sucedieron con cierta rapidez. En 1887, y como consecuencia del descubrimiento llevado a cabo por John Hopkinson en 1880, según el cual tres corrientes alternas y desfasadas entre sí pueden ser trasladadas de manera más sencilla que una corriente alterna normal, Tesla inventó el motor de inducción de corriente trifásica.
En ese motor las tres fases actúan sobre el inducido de forma que se logra que éste gire al generarse un campo magnético rotatorio. No obstante, el rotor se movía con un cierto retraso respecto a la frecuencia de la corriente. Basándose en este invento, el sueco Ernst Danielson creó en 1902 el motor sincrónico, en el que sustituyó el material del inducido, que no era magnético, por un imán permanente o electroimán, lo que le permitió conseguir un motor que rotaba con un número de revoluciones por minuto igual a las de la frecuencia de la corriente.
En 1891 Tesla inventó la bobina de Tesla que lleva su nombre, que consiste en un trasformador que consta de un núcleo de aire y con espirales primaria y secundaria en resonancia paralela. Con esta bobina fue capaz de crear un campo de alta tensión y alta frecuencia. Dos años después descubrió el fenómeno de carácter ondulatorio denominado "luz de Tesla" en las corrientes alternas de alta tensión y alta frecuencia; mediante el estudio de estas corrientes, observó que las lámparas de incandescencia de un único polo emiten luz cuando se las aproxima a un conductor por el que pasa corriente eléctrica, y que los tubos de vidrio vacíos brillan aunque carezcan de electrodo si se les conecta por uno de sus extremos y se aproxima el otro a un conductor por el que fluye corriente de alta frecuencia. También se percató de que el cuerpo humano es capaz de conducir estas corrientes de alta frecuencia sin experimentar daño alguno.
LA BOBINA DE TESLA: Una bobina de Tesla, o simplemente bobina Tesla, es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, el gran científico Nikola Tesla. Son transformadores de alta frecuencia que son autorresonantes, y en realidad hay varios tipos de bobinas Tesla, ya que Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones de funcionamiento. Generalmente las bobinas de Tesla generan tensiones de radiofrecuencia (RF) muy elevadas (de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios), por lo que dan lugar a coloridas descargas eléctricas en el aire de alcances que pueden llegar a ser del orden de pocos metros, lo que las hace muy espectaculares. No obstante, estas bobinas proporcionan corrientes muy bajas, aunque muy superiores a las que se podían obtener en la época de Tesla con las fuentes de alta tensión de entonces, que eran máquinas electrostáticas.
MATERIALES:
v 1 Resistencia de 22kΩ.
v 1 Transistor el TIP31C.
v 1 Pila o fuente de alimentación DC de 9v.
v 1 Interruptor pequeño.
v 60 gramos de cable de cobre esmaltado número 30.
v 1 metro de cable de cobre esmaltado número 18.
v 1 Tubo de Pvc de 20cm de largo, por 3.2cm de diámetro, y un espesor de 3 a 2 mm.
v Papel de aluminio.
v Esfera pequeña de ternopor, de un aproximado de 6cm.
v Madera de triplay de 20cm X 10cm.
v Pegamento instantáneo.
Primero haremos la bobina del secundario, vamos a necesitar el tubo de Pvc, el alambre de cobre esmaltado #30 y en total vamos a dar 600 vueltas, si se pasan o les falta algunas vueltas normal la bobina si va a funcionar, no importa que sean exactas las vueltas, el embobinado lo vamos hacer en orden , no deben de ir sobre otras o superpuestas, deben de ir en orden , hay que tener mucha paciencia ya que demora un poco, a continuación les dejo unas fotos de la bobina del secundario ya terminado.
NOTA:
1. También pueden utilizar el transistor 2N2222A o el BD135, para la bobina pero se debe fabricar con las siguientes características:
v Alimentarlo con 9v.
v Alambre de cobre esmaltado #30.
v Dar como máximo 500 vueltas en el secundario.
v Tres vueltas en el primario.
v Diámetro del tubo 3,2cm.
v En 500 vueltas de alambre allí verán que tamaño de tubo Pvc van a utilizar, pero debe ser, menos de 20cm, realizan la bobina y luego cortan el tubo de pvc.
2. A hora si desean utilizar la misma bobina que hemos realizado en este blog, o sea con 600 vueltas en el secundario y 3 vueltas en el primario y con el transistor 2N2222A o el TIP31C, deben de alimentarlo con un máximo de 7v DC, tengan en cuenta estos datos.
En este video muestran la forma en que se puede realizar y su funcionamiento.
OPCIÓN 3:
LEVITADOR MAGNÉTICO CASERO
La levitación parece cosa de magia. Pero en realidad todos los materiales reaccionan ante los campos magnéticos.
La levitación es un fenómeno que consiste en elevar un cuerpo y mantenerlo en el aire sin que nada lo toque. Es un efecto espectacular y digno de ver. Pero además, es una de las bases de algunos de los inventos más sofisticados del mundo moderno. Tras este fenómeno se encuentran, en realidad, algunos factores físicos importantes y que merece la pena conocer.
Campos magnéticos
Para comenzar, es imprescindible entender uno de los factores clave existentes tras la levitación. Este no es otro que el campo magnético. Un campo magnético es en realidad una descripción matemática de una fuerza que afecta a los llamados materiales ferromagnéticos, como algunos metales o los imanes. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud. Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento.
Pero también se deben al momento magnético intrínseco de las partículas, algo que pertenece a su naturaleza y que se asocia a una propiedad llamada espín. Éstas propiedades son complejas y difíciles de entender en el mundo que vemos todos los días; pero existen y hacen que los materiales se comporten como se comportan. En el caso de los campos magnéticos, hacen que un material sea atraído o repelido, por ejemplo, debido al campo magnético al que se le someta.
Levitación magnética
Al igual que en los materiales ferromagnéticos, como el hierro, existen materiales diamagnéticos, que repelen dichos campos por completo. Todos los materiales, en el fondo, responden a los campos magnéticos con más o menos fuerza repeliéndolos o sintiéndose atraídos. Esta es la propiedad que se aprovecha en la levitación magnética para hacer flotar las cosas.
"En la levitación, la presión magnética se contrapone a la gravedad"
La levitación magnética, también conocida por su acrónimo inglés Maglev, es un método por el cual un objeto es mantenido a flote por acción únicamente de un campo magnético. En otras palabras la presión magnética se contrapone a la gravedad. Cabe decir que cualquier objeto puede ser levitado siempre y cuando el campo magnético sea lo suficientemente fuerte.
Para buscar un material con el que se puede apreciar a simple vista y con claridad tenemos que usar algunos pequeños trucos. Como explicábamos, el magnetismo está asociado a las corrientes eléctricas. Para poder conseguir un material que sea tan diamagnético como para que pueda flotar, se puede usar una sustancia especial llamada superconductor.
El efecto Meissner
Un superconductor no es otra cosa que un material que deja pasar la electricidad con una facilidad increíble. Tanto que prácticamente no pierde energía (en forma de calor o luz, como en las bombillas). Deja pasar tan sumamente bien la electricidad y los electrones que su naturaleza interna provoca un efecto extraordinario en los campos magnéticos: los repele de una forma casi perfecta, de manera que “evitan” al material, envolviéndolo.
"Meissner y Ochsenfeld encontraron que el campo magnético se anula completamente en el interior del material superconductor"
Esto es lo que llamamos Efecto Meissner. El efecto Meissner consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un material superconductor. Pero para ello, el material ha de alcanzar una temperatura por debajo de su temperatura crítica. Esta temperatura es la que cambia la naturaleza de las partículas para que ocurra dicho efecto. Meissner y Ochsenfeld encontraron que el campo magnético se anula completamente en el interior del material superconductor y que las líneas de campo magnético son expulsadas del interior del material, por lo que este se comporta como un material diamagnético perfecto.
Encarcelamiento cuántico
Volviendo a la levitación, este efecto hace que el material se quede atrapado en el aire, sujeto por el campo magnético que lo envuelve. Para poder ver el efecto existen en la actualidad varios kits comerciales de superconductores y maglevs. Estos están compuestos, esencialmente de un material especial: cristal de zafiro cubierto con una capa fina de material cerámico compuesto de óxidos de itrio, bario y cobre. Para que funcione el efecto Meissner el superconductor debe alcanzar su temperatura supercrítica, que está cerca de los -185ºC.
Para poder bajar a esa temperatura (y permitir que se mantenga), no hay más remedio que usar nitrógeno líquido, que es la razón por la que la placa humea nitrógeno mientras se usa. En casos como este, puesto que el superconductor es extremadamente delgado, el campo magnético no penetra del todo. Sin embargo, sí que penetra en cantidades discretas (se trata de la física cuántica, después de todo) a través de los denominados tubos de flujo. Dentro de cada tubo de flujo magnético la superconductividad está localmente destruida.
Así que el superconductor trata de mantener los tubos magnéticos “agarrados” en las zonas débiles. Esto provoca lo que se conoce como “sujeción de flujo” o captura cuántica. Cualquier movimiento espacial del superconductor hará que los tubos de flujo se muevan con él como si fueran tensores, quedando el superconductor “atrapado” en el aire, de tal forma que mantiene la distancia sin fricción con el cuerpo que genera el campo, conservando incluso una posición determinada.
Para qué nos sirve?
Las aplicaciones más comunes de la levitación magnética son los trenes Maglev, trenes bala capaces de alcanzar más de 600 km por hora, el rodamiento magnético, y la levitación de productos para su exposición.
"En un futuro, y si llegamos a controlar la fusión nuclear, otra utilidad de la levitación magnética podría ser la levitación del plasma."
En un futuro, y si llegamos a controlar la fusión nuclear, otra utilidad de la levitación magnética podría ser la levitación del plasma. Esta sería la única manera posible ya que los millones de grados a los que ocurre este fenómeno derretirán cualquier contenedor. Estos efectos magnéticos y cuánticos hacen que la materia se comporte de una manera que parece auténtica cosa de magia. Pero no lo es. Todo lo contrario, es física y muy práctica, de manera que nos permite resolver algunas cuestiones de nuestro entorno usando el ingenio y nuestras técnicas más avanzadas.
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