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electromagnetismo

Ejercicios numéricos (2.1 a 2.10)
sobre prácticas de laboratorio
Tema: Práctica de laboratorio
[actualizado: 15,1]

2.1) Según la ley de Óhm: I=V/R, la relación entre corriente y resistencia es inversamente proporcional.

Conclusión: la intensidad luminosa disminuye en cada bombilla conectada en serie al aumentar el número de bombillas porque  se aumenta la resistencia de la conexión y cuando se aumenta la resistencia disminuye la corriente que circula por el circuito. <--R/Ta2

2.2) Por la ley de Joule: I=P/V, entonces: I=40ω/120V=3.33*10-1 A. <--R/Ta4

2.3) tiempo=365 dias*(24 Horas/1 día)*(3600 s/1Hora)=31 176*13 s.

Energía=Potencia*tiempo en ω.s=(5 ω)*(31 176*13 s)=15 588*104 ω.s

Energía=15 588*104 ω.s(1Kω/1000 ω)(1H/3600s)=43.27Kω.H

Costo=43.27Kω.H*(UD$ 10/100), entonces: Costo=USD$ 4.33 <--R/Ta6

2.4) Por la ley de Joule: I=P/V =140 ω/120V; entonces: I=1.17A. <--R/Ta8

2.5) Medida de la oposición de un material a la circulación de la corriente. <--R/Ta10

2.6) La razón entre la tensión aplicada a un elemento resistivo puro y la corriente que circula a través del mismo es una constante llamada resistencia eléctrica. La característica  “Tensión como una función de la corriente es una línea recta que pasa por el origen”. <--R/Ta12

2.7) Por la ley de Óhm: I=V/R, al duplicar la resistencia: I=V/2R.

Conclusión:  al duplicar la resistencia entonces la corriente se reduce a la mitad. <--R/Ta14

2.8) Cuando un animal se posa sobre un solo cable de alta tensión, no circula corriente, porque no hay diferencia de potencial entre dos puntos diferentes  de un camino cerrado. <--R/Ta16

2.9) La bombilla del techo de un automóvil funciona con corriente continua, porque la diferencia  de tensión se produce  un acumulador o batería de corriente continua por una fuente química.  La bombilla del techo de una casa funciona con corriente alterna, porque la diferencia de tensión se toma de un transformador secundario alimentado por una subestación generadora de corriente alterna en una central hidroeléctrica cuya fuente es el agua. <--R/Ta18

2.10) Por la ley de Óhm: I=V/R =50V/100Ω, entonces: I=5*10-1A. <--R/Ta20

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Ejercicios numéricos 2.11 a 2.21
sobre Prácticas de laboratorio
[actualizado: 15,1]

2.11) Cuando se funde una bombilla de una  conexión serie, las demás no encienden, porque el camino de la corriente se interrumpe. <--R/Ta1

2.12) Teniendo en cuenta que potencia=corriente X voltaje, despejando: corriente = potencia/voltaje; entonces: I=P/120V, entonces: I=8.33*10-3P en A.<--R/Ta3

2.13) Por la ley de Joule: P=V*I; por la ley de Óhm I=V/R, entonces, reemplazando en la ley de Óhm: P=v2/R, reemplazando valores: P=(120V)2/14Ω, entonces: P=1.03*103 ω.<--R/Ta5

2.14) P=V*I (por la ley de Joule); I=V/R (por la ley de Óhm), entonces: P=V2/R, de donde: R= V2/P reemplazando valores: R=(3.0V)2/(3.0V*0.4A), entonces: R=7.5 Ω.<--R/Ta7

2.15) El voltaje se establece entre los extremos de un circuito. <--R/Ta9

2.16) Sea Rd = ρ * Ld /Ad, la resistencia del alambre delgado y Rg= ρ * Lg /Ag, la resistencia del alambre grueso. Si se considera que la longitud del cable delgado sea 4Lg y que Radio del  grueso sea  3Radiod, entonces al establecer la relación miembro a miembro entre las dos ecuaciones en función de las características de uno de los alambres,  se eliminan la resistividad por ser el mismo material en ambos cables y la relación quedaría, para

Rd/Rg=[Ld/(Π(Radiod)2]/[(1/4)Ld/(Π(3Radiod)2]; eliminando términos semejantes:

Rd/Rg=[1/(1/[(1/4) /(3)2]; entonces: Rd/Rg=36, de donde: entonces: Rd=36 Rg

Conclusión: la resistencia de un cable delgado y largo es mayor que la de un alambre grueso y corto.<--R/Ta11

2.17) Por la ley de Óhm: I=V/R. Al duplicar la resistencia, entonces: I=V/2R.

Conclusión: cuando se duplica el valor de la resistencia entonces la corriente se reduce a la mitad.<--R/Ta13

2.18) La humedad en un cuerpo hace que la oposición a la circulación de la corriente a través del cuerpo disminuya, lo que implica que la resistencia es menor en un cuerpo húmedo que seco. Esto, pudo comprobarse en el experimento de Inducción y normas de compartimiento, donde  la resistencia de la piel húmeda entre los dedos de las dos manos es del orden de 500 Ω y con la piel seca es hasta cuatro veces superior.-->R/Ta15

2.19) Por la ley de Óhm: I=V/R. Al duplicar tanto tensión como la resistencia, entonces: I=2V/2R, lo que indica que la corriente seguirá siendo la misma. Al reducir a la mitad  tanto tensión como la resistencia, entonces: I=[(1/2)V]/[(1/2)R.

Conclusión: cuando se duplica la tensión y la resistencia simultáneamente entonces la corriente que circula, permanece invariable.<--R/Ta17

2.20) Por la ley de Óhm: R=V/I, entonces: R=120V/12 A, entonces R=1*10 Ω.<--R/Ta19

2.21) Figura: 34-8: cuando el pájaro tiene contacto con un solo cable de alta tensión, no circula corriente a través de él, porque no hay camino cerrado para la corriente, por lo que no hay peligro para el pájaro. Si el pájaro, tuviera contacto con  dos cables diferentes de alta tensión simultáneamente, cerraría con su cuerpo el camino y la corriente circularía a través del pájaro desde un cable hacia el otro y el pájaro quedaría electrocutado.<--R/Figura 34-8

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Los soportes o apoyos que dan credibilidad y valides a todo documento construido, son las fuentes o referencias consultadas. Dichas fuentes deben ser verificables (es decir, que se puedan conseguir). Recuerda que en estos tiempos de Internet, una cosa es que la fuente sea verificable (que se consiga) y otra que sea confiable, lo cual lo determinará tu nivel de formación para indagar si cumple o no con los requisitos de rigor. De todas maneras a este nivel no son admisibles: las wikis, el rincón del vago, la tarea, preguntas y respuestas de yahoo u otros sitios similares.

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NOTA: En esta parte, suelen haber estilos propios de citar fuentes de información verificables (es decir, que pueda localizar la misma). Cada revista especializada puede tener un formato diferente para las citas, a comparación con otras revistas. En ese sentido, el formato aquí indicado es un desglose para mostrarte la manera de citar libros, revistas, guías, hoy día con el uso de la Internet y la existencia de diversas páginas web con formas propias de ser citadas.

IMPORTANTE: Debes citar solamente las referencias que efectivamente hayas consultado (no inventes bibliografía por rellenar este apartado) y que las mismas sean un aporte útil al trabajo realizado. Procura indicar la mayor información posible, que permita conseguir dicha fuente.

Formato para citar un libro:

[1] González-Estévez, Javier y Cosenza, Mario. Explorando La No-linealidad en la Naturaleza. Ediciones CELCIEC. Escuela Venezolana para la Enseñanza de la Física, Mérida, Venezuela. 1ra Edición (2002).

[2] Tipler P. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. 5ta edición. Editorial Reverté, Barcelona, España (2005).

Formato para citar una revista:

Para nombrar a una revista, la misma posee o sugiere un formato para ser citada, ejemplo: Prog. Theor. Phys. Progress of Theoretical Physics. Con respecto a las citas, algunas revistas exigen incluir el título del artículo al cual se hace referencia, otras revistas no lo exigen. El número del volumen en el cual se publica el artículo normalmente se pone en negritas o se subraya.

[3] Cosenza, M. G. and González, J. Synchronization and Collective Behavior in Globally Coupled Logarithmic Maps. Prog. Theor. Phys., 100, 21 (1998).

[4] González-Estévez, J; Rivera, H. y Tucci, K. Propiedades fractales de patrones de crecimiento en el modelo DLA mediante autómatas celulares. Revista Científica UNET, 18, pp. 171-178 (2006).

[5] González-Estévez, J. et al. Pareto and Boltzmann-Gibbs behaviors in a deterministic multi-agent system. Physica A, 388 pp. 3521-3526 (2009)

Formato para citar una guía de trabajo:

[9] González-Estévez, Javier. Práctica 1 ( Ley de Hooke ), versión 1. Universidad Nacional Experimental del Táchira, Departamento de Matemática y Física, Núcleo IV de Física, San Cristóbal, Venezuela. (Diciembre de 2008).

Formato para citar una página web:

[10] Estivil, A. y Urbano, C., Cómo citar recursos electrónicos, 1997, http://www.ub.es/biblio/citae-e.htm [Consulta: jueves, 08 de septiembre de 2005]

[11] Urbano, C., Cómo citar recursos electrónicos, 2004, http://www.allforweb.com/fuentes.htm [Consulta: viernes, 09 de septiembre de 2005]

[12] González-Estévez, Javier. Práctica 1 ( Ley de Hooke ), versión 1. Universidad Nacional Experimental del Táchira, Departamento de Matemática y Física, Núcleo IV de Física, San Cristóbal, Venezuela

 

De todas maneras, para citar una fuente, puedes consultar en un buscador de la red: normas APA. Tambien word por la pestaña referencias, presenta opciones para la construcción bibliográfica de fuentes.

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Documento publicado por esther londoño a

PROGRAMACIÓN DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

pendiente fechas

Ciclo I. Experimentos 2.1, 2.2 y 2.3 y distribución de equipos

Fecha 1:

Experimento 2.1: Equipos 1, 4

Experimento. 2.2: Equipos 2, 5

Experimento 2.3: Equipos 3, 6

Fecha 2:  

Experimento 2.1: Equipos 2, 5

Experimento 2.2:  Equipos 3, 6

Experimento 2.3: Equipos 4, 1

Fecha 3:

Experimento 2.1: Equipos 3, 6

Experimento 2.2:  Equipos 4, 1

Experimento 2.3: Equipos 5, 2

 

Ciclo 2. Experimentos 2.4, 2.5 y 2.6 y distribución de equipos

Fecha 4:

Experimento 2.6: Equipos 1, 4

Experimento 2.5: Equipos 2, 5

Experimento 2.6: Equipos 3, 6 

  

Fecha 5:

Experimento 2.6: Equipos 2, 5

Experimento 2.5: Equipos 3, 6

Experiment0 2.6: Equipos 4, 1

Fecha 6:

Experimento 2.5: Equipos 3, 6

Experimento 2.6: Equipos 4, 1

Experimento 2.6: Equipos 5, 2

 

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Documento construido y publicado por Londoño, E.J.

  

WATT, James

WATT, James

BIOGRAFÍA DE JAMES WATT: Nacido en Greenock, Escocia, fue discípulo de Joseph Black en la Universidad dGlasgow; construyó y patentó en 1769, a partir de una máquina atmosférica de Thomas Newcomen (1633-1729) y Savery de 1712, el primer motor a vapor con cámara de condensación externa de uso practico, iniciando su fabricación en 1772 en una sociedad con John Roebuck y luego en 1774 con Matthew Boulton, y siempre con cilindros verticales y movimiento alternativo para bombear agua. El primer uso fue desagotar minas inundadas, con lo que aumentó y se abarató la producción de carbón, mejorando la calidad de vida de toda la población, y luego para riego.

En 1781 desarrolló su segunda versión, de doble efecto; agregándose la corredera de apertura y cierre de válvulas en 1782, y la mejora del mecanismo biela-manivela para convertir movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio en 1783, con lo que la máquina adquirió niveles de practicidad y confiabilidad que la hicieron servir de base motriz para máquinas textiles (Richard Arkwright) y otros dispositivos mas avanzados. La de Newcomen no había tenido difusión por tener muy bajo rendimiento.

El especial significado que tiene este desarrollo, es que nunca el hombre había contado con una máquina que le suministrara energía en forma  confiable, sin recurrir a su propia fuerza ni a la de los animales. Hacia 1800 la máquina estacionaría a vapor ya era un producto comercial, y la firma Watt & Boulton tenía, por patentes y por su habilidad comercial, casi el monopolio en toda Europa.

El precio era fijado según la cantidad de caballos que podía reemplazar, de donde salió luego el término horsepower. El constante perfeccionamiento de estos motores, dio lugar a que en 1807 Robert Fulton y en 1814 George Stephenson presentaran los primeros barcos y locomotoras, iniciando la era de las máquinas a vapor móviles en barcos y ferrocarriles, dando lugar a los mayores emprendimientos comerciales del siglo XIX.

En 1882 se designa con el nombre de Watt a la unidad de potencia, equivalente a un Joule/seg o a una corriente de un Ampere pasando por una resistencia de un Ohm.  El kwatt = 1000 watt, también equivale a 102 kgm/seg = 1,36 CV = 1,34 HP

Finalmente, George Stephenson hizo practicable la locomoción a vapor por su Roeket, que alcanzó la excepcional velocidad de 31 millas por hora en la línea de Manchester a Liverpool (1830).

Hasta llegar a la máquina de Watt, la tecnología del vapor evolucionará rápidamente y sus efectos se dejarán sentir en casi todos los aspectos de la civilización del siglo XIX. Podemos considerar una última fuente de energía, de origen químico, íntimamente ligada a la producción del vapor: la combustión del carbón, que hasta la revolución industrial se había utilizado de manera aislada, y que se convertirá en el auténtico motor de la nueva maquinaria, al ser empleado para la producción de vapor en grandes cantidades.

A través del tiempo el hombre ha tenido que esforzarse en transformar la energía que le rodea en energía útil para su trabajo: la fuerza de los animales se ha utilizado para aliviar las tareas del campo, la fuerza de los ríos y de los saltos de agua se ha convertido en energía mecánica al poner en movimiento una rueda que, con su fuerza, puede moler el grano o trasladar el agua de un nivel a otro. Los molinos han convertido la fuerza del viento en energía mecánica capaz de bombear agua. Finalmente, la energía desprendida por el carbón en el proceso de la combustión se ha invertido en la formación de vapor, y el vapor, a su vez, ha utilizado su fuerza expansiva para mover barcos o ferrocarriles.

La expansión de la minería y de la industria siderúrgica, dos piezas fundamentales de la revolución industrial, recibió un enorme impulso gracias a la invención y fabricación de las máquinas de vapor. Uno de los problemas clásicos de la mineria era el drenaje o extracción del agua de las minas, resuelto con norias y diversos sistemas de bombeo. La siderurgia empleaba también la energía hidráulica para mover los fuelles. Pero las ruedas hidráulicas tenían el inconveniente de que las industrias debían situarse cerca de los ríos. La máquina de vapor resolvió el problema de la energía.

Tomado de: http://www.portalplanetasedna.com.ar/maquinavapor.htm

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JOULE, James Prescott

JOULE, James Prescott

(Salford, Reino Unido, 1818 - Sale, id., 1889). Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio.

James Prescott Joule nació en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. De carácter tímido y humilde, recibió clases particulares en su propio de hogar de física y matemáticas, siendo su profesor el químico británico John Dalton; compaginaba estas clases con su actividad profesional, trabajando junto a su padre en la destilería, la cual llegó a dirigir. Dalton le alentó hacia la investigación científica y realizó sus primeros experimentos en un laboratorio cercano a la fabrica de cervezas, formándose a la vez en la Universidad de Manchester.

Joule estudió aspectos relativos al magnetismo, especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevaron a la invención del motor eléctrico. Descubrió también el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización.

ero el área de investigación más fructífera de Joule es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación del principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez.

En 1840 Joule publicó Producción de calor por la electricidad voltaica, en la que estableció la ley que lleva su nombre y que afirma que el calor originado en un conductor por el paso de la corriente eléctrica es proporcional al producto de la resistencia del conductor por el cuadrado de la intensidad de corriente. En 1843, después de numerosos experimentos, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor, que concluyó que era de 0,424 igual a una caloría, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas; este es un valor muy similar al considerado actualmente como de 0,427. De ese modo quedaba firmemente establecida la relación entre calor y trabajo, ya avanzada por Rumford, que sirvió de piedra angular para el posterior desarrollo de la termodinámica estadística. En estos trabajos Joule se basaba en la ley de conservación de la energía, descubierta en 1842.

A pesar de que en 1848 ya había publicado un articulo refrene a la teoría cinética de los gases, donde por primera vez se estimaba la velocidad de las moléculas gaseosas, abandonó su linea de investigación y prefirió convertirse en ayudante de William Thomson (Lord Kelvin), y, como fruto de esta colaboración, se llegó al descubrimiento del efecto Joule-Thomson, según el cual es posible enfriar un gas en expansión si se lleva a cabo el trabajo necesario para separar las moléculas del gas. Ello posibilitó posteriormente la licuefacción de los gases y llevó a la ley de la energía interna de un gas perfecto, según la cual la energía interna de un gas perfecto es independiente de su volumen y dependiente de la temperatura.

Tomado de: http://www.biografiasyvidas.com/biografia/j/joule.htm

KIRCHHOFF, Gustav Robert

KIRCHHOFF, Gustav Robert

Físico alemán que elaboró la teoría relativa a las redes eléctricas y fue precursor de la espectroscopia.

Nace el 12 de marzo de 1824 en Königsberg. Estudia en la universidad de la ciudad natal, fue profesor de la universidad de Breslau a partir de 1850, y posteriormente, en 1854, de la Hiedelberg y a partir de 1875 de la de Berlín, en cuya ciudad además es miembro de la Academia de las Ciencias. Sufre un accidente que le obliga a moverse mediante una silla de ruedas, pero esto no le impide continuar con su actividad investigadora, que se centra en campos diversos de la física como son la electricidad y la física radiactiva.

En 1847, cuando aún estaba estudiando, formula matemáticamente las denominadas leyes de Kirchhoff en su honor, relativas a la derivación de las corrientes eléctricas en redes de conductores de diferentes resistencias. Mediante ellas, es posible en una red de conductores, determinar los valores de la intensidad y de la tensión en cualquiera de sus puntos; son dos leyes que se enuncian así:

1. ley correspondiente a los nudos: en todo nudo de un circuito, la suma de las intensidades entrantes es igual a la suma de las corrientes salientes.

2. ley correspondiente a las mallas: en un circuito cerrado de una red, la suma del conjunto de tensiones es igual al sumatorio de las caídas de tensión debidas a las resistencias.

Sus aportaciones a la electricidad no terminan con estas leyes, pues más adelante demuestra que en un conductor de resistencia nula, una corriente oscilante se propaga a la velocidad de la luz.

Colabora con Robert Wilhelm Bunsen durante su estancia en Hiedelberg, con quien mantiene una buena amistad, y juntos idean el espectroscopio, como consecuencia de sus trabajos relativos a la obtención de las rayas características de los elementos químicos. Este análisis espectral llevo a Bunsen al descubrimiento de dos nuevos elementos el cesio (1860) y el rubidio (1861). Ellos parten del hecho de que el vapor de cualquier elemento químico que se encuentre sometido a la acción de las llamas, origina la aparición de rayas espectrales características como consecuencia de la descomposición espectral de la luz; y el aparato capaz de llevarlo a cabo será el conocido como espectroscopio, el cual muestra el aspecto de la llama que se proyecta sobre un fondo en el cual figura una escala de longitudes de onda con el objeto de facilitar la localización de las rayas espectrales. La llama empleada en sus experimentos es la procedente del mechero inventado por Bunsen que carecía de color prácticamente.

La creación de este análisis espectral dio lugar a la aparición de la ciencia de la Astrofísica, pues él centra sus estudios en el Sol, concluyendo que los elementos que hay en el universo son los mismos que existen en la Tierra. Observa que las líneas espectrales oscuras de Fraunhofer, detectadas en los rayos solares, se intensifican cuando pasa la luz del Sol a través de la llama del mechero; a través de tales observaciones demuestra que la actualmente denominada ley de emisión de Kirchhoff-Clausius, según la cual a una misma temperatura, en todos cuerpos, es idéntica la proporción existente entre las potencialidades de emisión y absorción de radicación de una determinada longitud de radicación de onda.

Así, las características de los espectros que se obtienen en un laboratorio coincidirá con las de los distintos astros. Partiendo de esta hipótesis afirma, en 1861, que en el Sol habría elementos como el sodio, el calcio, el cinc, el cobre, el magnesio, etc., que también están presentes en la corteza terrestre. Con todas sus conclusiones elabora un mapa del espectro solar que se imprime en cuatricromía previo encargo de la Academia de las Ciencias de Berlín.

Todo ello le lleva también a elaborar el concepto de cuerpo negro, al analizar su radiación y afirma que un cuerpo negro calentado hasta la incandescencia emite todas las longitudes de onda. Después este punto se convirtió en el eje central de al teoría cuántica.

Muere el 17 de octubre de 1887 en Berlín.

Tomado de: http://www.mcnbiografias.com/app-bio/do/show?key=kirchhoff-gustav-robert

HERTZ, Henry

HERTZ, Henry

Heinrich Rudolf Hertz (22 de febrero de [[1857], físico alemán por el cual se nombra al hercio, la unidad de frecuencia del Sistema Internacional de unidades (SI). En 1888, fue el primero en demostrar la existencia de la radiación electromagnética construyendo un aparato para producir ondas de radio.

Hertz nació en Hamburgo, Alemania, de una familia judía que se había convertido al cristianismo. Su padre era consejero en Hamburgo, su madre la hija de un médico.

Mientras estudiaba en la Universidad de Berlín, demostró aptitudes tanto para las ciencias como para las lenguas, aprendiendo árabe y sánscrito. Estudió ciencias e ingeniería en las ciudades alemanas de Dresde, Múnich y Berlín. Fue estudiante de Gustav Kirchhoff y Hermann von Helmholtz.

Obtuvo su doctorado en 1880 y continuó como alumno de Helmholtz hasta 1883, año en el que es nombrado profesor de física teórica en la Universidad de Kiel. En 1885 se trasladó a la universidad de Karlsruhe, donde descubrió las ondas electromagnéticas.

A partir del experimento de Michelson en 1881 (precursor del experimento de Michelson y Morley en 1887), que refutó la existencia del éter luminífero, Hertz reformuló las ecuaciones de Maxwell para tomar en cuenta el nuevo descubrimiento. Probó experimentalmente que las señales eléctricas pueden viajar a través del aire libre, como había sido predicho por James Clerk Maxwell y Michael Faraday.

También descubrió el efecto fotoeléctrico (que fue explicado más adelante por Albert Einstein) cuando notó que un objeto cargado pierde su carga más fácilmente al ser iluminado por la luz ultravioleta.

Murió de septicemia a la edad de 36 años en Bonn, Alemania. Su sobrino Gustav Ludwig Hertz fue ganador del premio Nobel, y el hijo de Gustav, Carl Hellmuth Hertz, inventó la ultrasonografía médica.

Tomado de: http://biografiadehenryherz.blogspot.com/2009/07/biografia-de-henry-hertz.html

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