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PRACTICA 2. LEY DE AMPERE

2017-II

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE FÍSICA SECCIÓN ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LABORATORIO DE TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA PRÁCTICA 2: LEY DE AMPERE

Nombre del Alumno

Concepto

No. de Cuenta

%

1

Examen Previo (Investigar y comprender)

20

2

Aprender a Usar los equipos

10

3

Trabajo en equipo

10

4

Comparación y análisis de resultados

30

5

Redacción y Presentación de reporte

30

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Calificación

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PRACTICA 2. LEY DE AMPERE

2017-II

PRÁCTICA 2: LEY DE AMPERE.

CONOCIMIENTOS PREVIOS:    

Carga eléctrica Fuerza eléctrica sobre una carga eléctrica. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. Ley de Faraday

OBJETIVOS. Observar fenómenos relacionados con cargas eléctricas en movimiento interactuando con el campo eléctrico y magnético.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS CAMPOS ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO En una región en la que está presente un campo eléctrico, la definición de intensidad de campo eléctrico muestra que la fuerza sobre una partícula cargada es: 𝐹⃗ = 𝑞𝐸⃗⃗

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

Experimentalmente se demuestra que un campo magnético sólo puede ejercer fuerza sobre una carga en movimiento. La fuerza puede expresarse como: ⃗⃗ 𝐹⃗ = 𝑞𝑣⃗ × 𝐵

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎.

Con las ecuaciones anteriores se puede considerar que una carga eléctrica presenta dos tipos de reacciones, una en condiciones estáticas y una en condiciones dinámicas, en conjunto representarían la fuerza total presente en las cargas eléctricas (Ley de Lorentz). La fuerza magnética producida alrededor de un hilo le permite a Ampére establecer que cualquier corriente en un conductor puede producir un campo magnético rotativo a su alrededor. ⃗∇⃗ × 𝐻 ⃗⃗ = 𝐽 Pero ¿si no existe conductor?, Ampére creía que no habría campo, sin embargo, Maxwell encuentra que también existe un tipo de corriente a la que llamó de desplazamiento. Que con un tratamiento matemático, se observa igual a la derivada del campo eléctrico en un medio establecido, esto redefine la ecuación de Ampére y da origen a las telecomunicaciones.

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PRACTICA 2. LEY DE AMPERE ⃗⃗ × 𝐻 ⃗⃗ = 𝐽 + ∇

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𝜕 𝜀𝐸⃗⃗ ⟶ 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝜕𝑡

MATERIAL.         

Un osciloscopio. Un generador de funciones. Un galvanómetro (cero al centro), Escala 0 – 500 (𝜇𝐴) Un multímetro analógico. Una bobina de 500 espiras. Una bobina de 1000 espiras Un núcleo para las bobinas 1 Bocina. Juegos de cables.

PROCEDIMIENTO. LEY DE AMPÉRE PARA UN MEDIO CONDUCTOR Y UN NO CONDUCTOR

a) Arme el circuito 2.1, Conectando el galvanómetro (A) en serie al generador de funciones y al osciloscopio alimentando una señal senoidal de una frecuencia de 3Hz y una amplitud mínima necesaria para observar el fenómeno.

Figura 2.1. Conexión inicial 1. Anote sus observaciones, indicando que sucede en el galvanómetro.

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b) Sin modificar la amplitud, suba la frecuencia a 4Hz e incremente hasta llegar a 20Hz. 2. Observe el movimiento de la aguja y anote sus comentarios.

c) Arme el circuito de la figura 2.2 añadiendo una bocina como carga. Calibre el generador de funciones a una señal senoidal de 1.5 𝑣𝑝𝑝 y a 20Hz de frecuencia.

Figura 2.2 Conexión de la bocina

3. Aumente la frecuencia hasta 300Hz y observe que pasa con la aguja del amperímetro. Anote sus comentarios.

d) Arme el circuito de la figura 2.3, desconectando el amperímetro del circuito, colocando la bobina de 1000 espiras como primario y la 500 como secundario.

Fig. 2.2. Diagrama de conexión de la bocina.

e) Ajuste la frecuencia del primario a 400Hz y el voltaje a 2.24V

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f)

Conecte la bocina en paralelo con la bobina del secundario (N=500), y observe lo que pasa. g) Invierta las bobinas, quedando la bobina del primario (N=1000) y la del secundario (N=500), compare sus resultados con el inciso anterior. 5. Anote sus observaciones h) Manteniendo el circuito añada el núcleo de hierro cerrando el circuito como se observa en la figura 2.3

Fig. 2.3. Transformador con núcleo. 6. Observe el efecto, dibuje o tome foto de la señal en el osciloscopio y anote sus comentarios. i)

Suba la frecuencia hasta 800 Hz.

7. Observe que sucede en la la bocina, dibuje o tome foto de la señal en el osciloscopio. Y anote sus comentarios. j)

Suba nuevamente la frecuencia en el generador hasta 1000 Hz.

8. Escuche que sucede en la la bocina, dibuje o tome foto de la señal en el osciloscopio. Y anote sus observaciones. m) Suba finalmente la frecuencia del generador a 3000 Hz. 9. Escuche que sucede en la la bocina, dibuje o tome foto de la señal en el osciloscopio. Y anote sus observaciones. 10. Anote sus conclusiones.

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