MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO

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1 MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Práctica 2.1: Experimento de Oersted. Autor: Saúl Pastor Urueña

2 Índice. Mantenimiento de equipos de electrónica industrial Objetivos: 3 Contexto Histórico. 3 Materiales: 3 El experimento de Oersted. 4 Primera parte del experimento. 4 Segunda parte del experimento. 6 Otras observaciones 7 Referencias: 8 Página 2 de 9

3 Objetivos: Investigar en que consistió el experimento de Oersted y la repercusión que tuvo incluso en la sociedad actual. Realizar el experimento de Oersted con los instrumentos que tenemos a nuestra disposición. Realizar conclusiones con los resultados obtenidos. Conocer y comenzar un contacto con los conocimientos sobre magnetismo y electromagnetismo. Contexto Histórico. En 1702, Stephen Gray, ya estaba haciendo estudios sobre la electricidad y haciendo descubrimiento sobre la conductividad eléctrica en los distintos materiales, llegando a la conclusión de que existen materiales conductores y aislantes. Además, Cavendish y Coulomb definen los conceptos de "potencial" y carga o "masa eléctrica". Más tarde, con la creación de la pila eléctrica de Alessandro Volta ( ) se consigue una electricidad más manipulable y de mayor intensidad y menor voltaje, que la ya conocida, de las máquinas electrostáticas, estos conocimientos facilitarán a Oersted sus investigaciones posteriores. Mientras, todos los científicos de la época buscaban relación entre la electricidad y el magnetismo por los fenómenos similares que comparten, como polaridad, inducción, atracciones y repulsiones, pero era difícil comprobarlo, porque los fenómenos de alta tensión de la electricidad estática, disimulaban los posibles efectos magnéticos (que confirmarían dicha relación). Investigando con la electro-química correspondió a Hans Christian Oersted ( ) la confirmación de esta hipótesis, a través, de su famoso experimento. Materiales: Brújula. Este elemento lo utilizaremos para comprobar la variación de campo magnético debido a que la brújula es sensible a las pequeñas variaciones de éste y además está influenciado por el campo magnético terrestre. Hilo de cobre esmaltado. Lo usaremos para hacer circular una corriente eléctrica continua por él. Suministro eléctrico. En nuestro caso utilizaremos una fuente de alimentación en sustitución de la pila de volta que utilizó Oersted debido a que es más fácilmente accesible. Resistencia. Esta resistencia la colocaremos para no estropear el circuito interno de la fuente de alimentación. Página 3 de 9

4 El experimento de Oersted. Abreviando, el experimento de Oersted consistente en la observación de cómo se desvía una aguja imantada, colocada junto a un conductor, cuando se hace circular por él una corriente eléctrica. La explicación de la réplica de éste la detallaremos más adelante, junto con su funcionamiento físico. Nosotros, en clase, con mayor conocimiento de magnetismo que en la época de Oersted hemos llevado el experimento un poco más allá. Para el experimento utilizaremos una brújula como aguja imantada. Primera parte del experimento. En la primera parte del experimento colocaremos un hilo de cobre esmaltado por encima de ella, con una dirección paralela a la aguja, y lo conectaremos a la fuente de alimentación, que nos suministrará un voltaje de ~7V y una intensidad de 500mA. Con todo este proceso terminado observaremos si la aguja de la brújula se mueve de su posición inicial y en qué sentido se ha movido. Más tarde cambiaremos el sentido de la corriente cambiando la conexión de los bornes de la fuente de alimentación y variaremos también el voltaje que esta nos suministra para hacer una nueva observación. Después de ello repetiremos el proceso, pero esta vez colocaremos el hilo de cobre por debajo de la brújula y poniendo dos cables, pero con sentido de corriente opuestos. Para la explicación intrínseca del suceso, en la actualidad, utilizaremos la ley conocida como la fuerza de Lorentz. En esta se explica lo siguiente: 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: Para aclararnos, nosotros utilizaremos la regla de la mano derecha para representar los vectores de fuerza, campo eléctrico y campo magnético: Página 4 de 9

5 Con estos conocimientos, podremos predecir que la corriente eléctrica que conduce el hilo de cobre esmaltado inducirá un campo magnético a su alrededor, y éste, afectando a los elementos ferromagnéticos de la zona, conseguirá mover la aguja de la brújula. Las observaciones realizadas son las siguientes: Creando un flujo de corriente continua en un cable encima de la brújula y con un sentido que a partir de ahora denominaremos positivo por comodidad, la punta negativa de la aguja (la cual marca el norte terrestre) se movía intentando tener una dirección perpendicular al cable que previamente colocamos. Al cambiar el sentido de la corriente la aguja giraba hacia el otro lado, tratando de tener la misma dirección anterior, pero con un sentido opuesto. Si aumentábamos el voltaje la aguja, teniendo mayor fuerza inducida, se posicionaba más cerca de la dirección tendente. Y, por el contrario, si el voltaje era menor, la aguja realizaba un giro menor debido a que se inducia menor fuerza magnética. Cuando colocamos el cable por debajo de la brújula, ésta también trataba de tomar la dirección perpendicular al cable, pero observamos que cuando hacíamos circular una corriente positiva, tomaba el mismo sentido que cuando hacíamos circular una corriente negativa en con el cable encima de la brújula. Y, por el contrario, cuando fluía una corriente negativa trataba de tomar el mismo sentido que cuando circulaba una corriente positiva en con el cable por encima. Al colocar dos cables de sentido opuesto los campos magnéticos creados se oponen y se anulan, y lo observamos debido a que la aguja no se mueve. Página 5 de 9

6 Segunda parte del experimento. Mantenimiento de equipos de electrónica industrial En la segunda parte en vez de hacerlo solo con un hilo conductor trataremos de reproducir un bobinado de n espiras y también con la misma dirección de la aguja de la brújula. Una vez conectado el circuito a corriente observaremos los cambios del movimiento de la aguja y cambiaremos el sentido de la corriente para posteriormente volver a observar. Además, cambiaremos el número de espiras y haremos las anteriores observaciones con mayor número y menor número de vueltas. Las distintas observaciones que haremos se basan esta vez en el mismo fundamento que el anterior, pero en este caso, para la explicación podremos aplicar la regla de la mano derecha la regla del sacacorchos. Esta regla se utiliza para determinar el sentido de la fuerza electromotriz de una corriente eléctrica al pasar por un cable. En nuestro caso, al tener una espira conseguiremos mediante ello agrupar toda la fuerza magnética en un punto, el centro de la espira, como podemos ver en la siguiente imagen. Si colocamos la espira de forma paralela con la aguja de la brújula podremos ver que la aguja se mueve mucho más que cuando superponíamos el cable de cobre. Esto se debe a que hay mayor fuerza magnética concentrada en un punto. Página 6 de 9

7 Las observaciones que hemos discernido son las siguientes: Al poner n número de espiras la aguja se movía más que al poner el cable superpuesto. Si ponemos mayor número de espiras la aguja se mueve más, y con mayor velocidad hasta quedarse en el sentido de la dirección buscada. Como era de suponer, si colocamos menor número de espiras rodeando la brújula, la aguja se mueve menos. Si cambiamos el sentido de la corriente, el sentido de la aguja es el opuesto. Otras observaciones Además de las anteriores observaciones, pudimos hacer una curiosa observación. Cuando el campo magnético era muy fuerte la aguja trataba de alcanzar la dirección correcta, pero debido a la inercia del movimiento se pasaba de ángulo y trataba de retomar la posición retrocediendo. Entonces surgía el mismo efecto en el regreso y comenzaba el proceso de nuevo. Con ello se conseguía un movimiento oscilatorio en horizontal sin utilización de resortes o elementos comunes en un movimiento oscilatorio, lo que es un caso extraño de ver. Página 7 de 9

8 Mantenimiento de equipos de electrónica industrial Referencias: htm Página 8 de 9

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