ECUACIONES DE MAXWELL

ECUACIONES DE MAXWELL

   ¿Qué se comprueba con las ecuaciones de Maxwell?

   ¿En qué trabajos se basó Maxwell para elaborar sus ecuaciones?

   ¿Qué es la luz?

   ¿Cuál fue la aportación de Maxwell hacia las telecomunicaciones?

INTRODUCCIÓN

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. 

La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Franklin, Coulomb, Oersted, Ampere, Faraday, Gauss y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.

DESARROLLO

Como consecuencia de los trabajos de Oersted y Ampère se descubrió que una corriente eléctrica tiene efectos magnéticos idénticos a los que produce un imán; A conclusión a los trabajos de Maxwell: 

-La carga eléctrica se conserva.

           -La energía se conserva. 

           

              -La propagación de las ondas electromagnéticas puede ocurrir, con la velocidad “c” en el vacío, igual a la velocidad de la luz.

De las ecuaciones de Maxwell se deduce que el campo magnético y el campo eléctrico pueden estar interactuando permanentemente si uno de ellos varía con el tiempo. Así, el movimiento acelerado de un sistema de cargas produce un campo magnético variable, el cual a su vez genera campos eléctricos. Pero si éstos se producen tuvieron que partir de cero; tal variación del campo eléctrico produce a su vez un campo magnético y así repetidamente. Esta sucesión oscilante de campos eléctricos y magnéticos viajando por el espacio se denomina onda electromagnética.

A partir de sus ecuaciones, Maxwell anticipó que las ondas electromagnéticas deberían propagarse en el vacío a una velocidad igual a la velocidad de la luz.

Desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, pasando por las ondas luminosas, una amplia gama de ondas electromagnéticas constituyen el llamado espectro electromagnético hoy conocido. Todas ellas tienen la misma naturaleza y sólo se diferencian en su frecuencia, es decir, en el número de oscilaciones que se producen en cada segundo en estos campos viajeros. La energía de las ondas electromagnéticas es tanto mayor cuanto mayor es su frecuencia. 

NATURALEZA DE LA LUZ

La  luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético.

Maxwell, nos demuestra que este efecto no es más que una onda electromagnética, visualizada a través de nuestros sentidos.

Una onda electromagnética es la forma de propagación transversal de la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de James Clerk Maxwell.

 TELECOMUNICACIONES

La telecomunicación es una técnica consistente en transmitir un mensaje desde un punto a otro, normalmente con señales, datos, imágenes, voz, sonidos o información de cualquier naturaleza que se efectúa a través de cables, medios ópticos, físicos u otros sistemas electromagnéticos.

El creador de la base científica-matemática utilizada para desarrollarlas, fue planteada por el físico escocés Clerk Maxwell que  introdujo el concepto de “onda electromagnética”, que permitió una descripción adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas.

Maxwell predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas, lo cual supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

CONCLUSIÓN 

James Clerk Maxwell, fue una de las mentes matemáticas más preclaras de su tiempo, cuya influencia se dejó notar grandemente en la física habiendo hecho contribuciones fundamentales en la comprensión de la naturaleza, abriendo así el camino para la invención de lo que hoy conocemos como tecnologías de la información y la comunicación.

Sus aportaciones fueron tan importantes que en 1931, con motivo a el centenario de su nacimiento, Albert Einstein describió su trabajo como <<el más profundo y provechoso que la física ha experimentado desde los tiempo de Newton>>. 

BIBLIOGRAFÍA

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap05_electrodinamica.php#.UOtI-OQ3t3p

kimerius.com/app/download/.../Electromagnetismo.+Magnetismo.pdf

http://www.santillana.cl/EduMedia/fisica4.pdf

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_6.htm

JUEGO DE MAGNETISMO

http://www.juegosdiarios.com/juegos/magnet-face.html

                                                      ELABORADO POR:

Josue de Jesús Cervantes López.

Juan Carlos Flores Zamora.

Fernando Jimenez Loza.

Roberto Carlos Campos de Dios.

Experimento de Oersted & Faraday

CUESTIONARIO:

1.    ¿Cómo fue que Oersted realizó el experimento por primera vez?

2.    ¿En qué consiste el experimento de Oersted?

3.    ¿Qué demostró Faraday?

4.    ¿En qué consiste el experimento de Faraday?

             La experiencia de Oersted demostró que la corriente eléctrica continua que circula por un conductor produce un campo magnético alrededor del mismo. Por lo tanto, Faraday, pensó que un campo magnético podía producir una corriente eléctrica para lo cual diseñó varios experimentos.

Experimento de Christian Oersted:

    Un conductor, por el que se hace circular la corriente y bajo el cual se sitúa una brújula, tal y como muestra la figura.

   Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.


Oersted estaba preparando su clase de física en la Universidad de Copenhague, una tarde del mes de abril, cuando al mover una brújula cerca de un cable que conducía corriente eléctrica notó que la aguja se deflactaba hasta quedar en una posición perpendicular a la dirección del cable. Más tarde repitió el experimento una gran cantidad de veces, confirmando el fenómeno. Por primera vez se había hallado una conexión entre la electricidad y el magnetismo, en un accidente que puede considerarse como el nacimiento del electromagnetismo. 

http://www.youtube.com/watch?v=2qz4n65O1Qw

Experimento de Faraday: 

              Michael Faraday  se empezó a interesar en los fenómenos eléctricos y repitió en su laboratorio los experimentos tanto de Oersted como de Ampere. Una vez que entendió cabalmente el fondo físico de estos fenómenos, se planteó la siguiente cuestión: de acuerdo con los descubrimientos de Oersted y Ampere se puede obtener magnetismo de la electricidad, ¿será posible que se obtenga electricidad del magnetismo? De inmediato inició una serie de experimentos para dar respuesta a esta pregunta. 


 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
         A las corrientes eléctricas producidas mediante campos magnéticos Michael Faraday las llamó corrientes inducidas. Desde entonces al fenómeno consistente en generar campos eléctricos a partir de campos magnéticos variables se denomina inducción electromagnética.
   

             La inducción electromagnética constituye una pieza destacada en ese sistema de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Pero, además, se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico. El transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red, la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroeléctrica son sólo algunos ejemplos que muestran la deuda que la sociedad actual tiene contraída con ese modesto encuadernador convertido, más tarde, en físico experimental que fue Faraday.




        En poco tiempo, Faraday descubre la inducción de corrientes entre bobinas sin núcleo y la inducción de corrientes por un imán en las bobinas (las bobinas utilizadas eran de hilo de cobre forrado de seda).
     
     Se comprobó a partir de estos experimentos, que para inducir corrientes de electricidad dinámica en un circuito, es imprescindible que el circuito que ha de ser inducido corte las líneas de fuerza del campo magnético inductor.  Esta interacción en las líneas de fuerza se consigue de varias maneras, por movimiento del inductor o del inducido y también por variaciones, del flujo de corriente que sustenta el campo magnético. Aquí vemos un sencillo aparato que nos demuestra la inducción por el movimiento de un imán en el interior de una bobina. 

http://www.youtube.com/watch?v=Z1T3Q4_26Y8

Conclusión:

              Oersted descubrió lo que llamaríamos “el nacimiento de electromagnetismo” que es la conexión de la electricidad y el magnetismo.  El experimento era muy claro, la brújula estaba magnetizada y al acercarla a un campo eléctrico la aguja de ésta giraba perpendicularmente, en otras palabras, alteraba el movimiento y daba comienzo al electromagnetismo. El experimento de Faraday explica como en el campo magnético al acercarlo a un conductor como el cobre que dentro de él permite que se emita un movimiento en la estructura de la materia que se llama “electrones” y así se forma la fuerza eléctrica a través del magnetismo.

http://www.juegomaniac.com/jugar.php?id=758&alto=670&ancho=800

Equipo:

Rosa Jacquelline Hernández Quintero

Eloy Andrés Barajas Solórzano

Brenda Lizeth González Gaytán

PLANTAS GENERADORAS DE ENERGÍA

PREGUNTAS

¿En qué consiste una planta generadora de energía?

¿Cómo funciona la planta hidroeléctrica?

¿Cómo funciona una planta termo eléctrica?

¿Cómo se realiza la generación eléctrica?

INTRODUCCIÓN

Todos no hemos preguntado alguna vez que es una planta generadora de energía y cuál es su funcionamiento, la respuestas a estas preguntas las encontraras aquí.

Sabias qué? Una planta generadora de energía consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica.

Funcionamiento de las plantas generadoras de energía.

PLANTA HIDROELÉCTRICA

Por medio de una presa se acumula cierta cantidad de agua formando un embalse. Con el fin de generar un salto cuya energía pueda transformarse en electricidad, se sitúan aguas arriba de la presa  una toma de admisión protegidas por una rejilla metálica.

Esta toma de admisión tiene una cámara de compuertas que controla la admisión del agua a una tubería forzada que tiene por fin llevar el agua desde las tomas hasta las máquinas de la central. El agua en la tubería forzada transforma su energía potencial en cinética, es decir, adquiere velocidad.

Al llegar a las máquinas, actúa sobre los álabes del rodete de la turbina, haciéndolo girar y perdiendo energía. El rodete de la turbina está unido por un eje al rotor del alternador que, al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna en las bobinas del estator del alternador.

Solidario con el eje de la turbina y el alternador, gira un generador de corriente continua llamado excitatriz, que es el que excita los polos del rotor del alternador. El agua, una vez que ha cedido su energía, es restituida al río, aguas debajo de la central.

PLANTA TERMOELÉCTRICA

La central térmica utiliza vapor de agua para mover las turbinas. La vertiginosa rotación de las turbinas hace funcionar el generador que produce corriente eléctrica. El vapor se obtiene al hacer hervir agua, gracias a la combustión de petróleo, carbón o gas. Se hace hervir una gran cantidad de agua, que produce una enorme cantidad de vapor. Una central térmica es como una tetera gigantesca, dentro de la cual se originase vapor y éste saliera al exterior por una especie de túnel lleno de palas. Ese túnel lleno de palas es una turbina. Cuando el vapor circula por el túnel, las palas giran a gran velocidad. Al girar las palas, también lo hace el eje sobre el que van montadas. El eje está conectado a los generadores de electricidad y, al girar el eje, el generador marcha y se produce la corriente eléctrica.

PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA

El elemento fundamental de una central fotovoltaica es el conjunto de las células fotovoltaicas. Éstas, integradas primero en módulos y luego en paneles, captan la energía solar, transformándola e corriente eléctrica continúa mediante el efecto fotoeléctrico. 

PLANTA EÓLICA

Las plantas de energía eólica trabajan sobre el principio de la fuerza aerodinámica. El golpe del viento en la lámina del rotor genera presión positiva por debajo del aspa, mientras que por encima de ella se genera presión negativa. Esta diferencia de presiones genera una fuerza de elevación, que las centrales modernas de energía eólica utilizan para su funcionamiento y, por lo tanto, para la producción de electricidad.

PLANTA NUCLEAR

El principio básico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtención de energía calorífica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos del combustible. Con esta energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un     

generador.

CONCLUSIÓN

Las plantas generadoras  de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

                                                                           

                                                                                                     Generador eléctrico

Imagen de una corriente eléctrica

BIBLIOGRAFIA

http://instalacioneselctricasresidenciales.blogspot.mx/2011/05/como-funciona-una-central.html

http://tecnologianivel2.blogspot.mx/2012/05/como-funciona-una-central.html

http://energia-nuclear.net/como_funciona_la_energia_nuclear.html

http://tecnologianivel2.blogspot.mx/2012/05/como-funciona-una-central-solar.html

http://es.searchgames.org/juegos/play/magnetismo-2

FENÓMENOS DEL ELECTROMAGNETISMO

FENÓMENOS DEL ELECTROMAGNETISMO

PREGUNTAS QUE SE RESPONDERÁN A CONTINUACIÓN:

¿EN QUE LEY SE BASA EL GENERADOR ELÉCTRICO?                                                    ¿MENCIONA TRES APARATOS DOMÉSTICOS QUE FUNCIONEN CON UN MOTOR ELÉCTRICO?                    ¿QUE ES UN TRANSFORMADOR ELÉCTRICO?                   ¿DE QUE FENÓMENO DEPENDE EL FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR, MOTOR Y TRANSFORMADOR ELÉCTRICO?

EQUIPO:

Randy Rivera Santana Ana Gabriela Llamas Zepeda Eloy Andres Barajas Solorzano

Introducción

Los generadores cambian la energía mecánica en energía eléctrica, en tanto que los motores cambian la energía eléctrica en energía mecánica; estos dos son muy parecidos, ya que están construidos de la misma forma en general y, ambos dependen de los mismos principios electromagnéticos para su operación.

De igual manera el transformador depende del fenómeno de la inducción magnética para su correcto funcionamiento al momento de potenciar la energía eléctrica.

A continuación, una breve reseña del funcionamiento de estos tres inventos que han revolucionado la tecnología mecánica y eléctrica, y su relación con los descubrimientos de Faraday:  

            1.  El generador eléctrico,

            2.  El motor eléctrico y

            3.  El transformador.  

Generador eléctrico

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday

Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases.

El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica.

Motor eléctrico

Los motores eléctricos son máquinas eléctricas que transforman en energía mecánica la energía eléctrica que absorben por sus bordes.

Estos desempeñan un papel muy importante proporcionando potencia para distintos tipos de aplicaciones: Domesticas, comerciales e industriales. Su enorme versatilidad y economía de operación, prácticamente no puede ser igualada por ninguna otra forma de potencia para movimiento. Se estima que prácticamente los motores eléctricos se emplean en un 90% de las aplicaciones industriales, cantidad que podría ser mayor considerando las distintas variantes que existen.

El motor eléctrico es un componente que implica riesgos principalmente de origen eléctrico, por lo tanto, si se utiliza de modo inadecuado puede crear condiciones de peligro y causar daños a personas, animales o cosas.

¿En qué cosas es aplicable?

En aplicaciones Domesticas, para casas habitación, la utilización de los moteros eléctricos, alcanzan también un alto grado ya que se puede observar su uso desde licuadoras, batidoras, bombas de agua, relojes eléctricos, aspiradoras, pulidoras, etc, y cada día es más notoria el uso de los motores eléctricos en la vida diaria.

Atendiendo el tipo de corriente utilizada para su alimentación, se clasifican en:

Corriente alterna (CA)

Corriente continua (CC)

Funcionamiento

El funcionamiento de un motor se basa en la acción del flujo giratorio generando en el circuito estatórico sobre las corrientes inducidas por dicho flujo en el circuito del rotor. El flujo giratorio creado por el bobinado estatórico corta los conductores del rotor, por lo que se generan fuerzas electromotrices inducidas. Suponiendo cerrado el bobinado rotórico, es de entender que sus conductores serán recorridos por corrientes eléctricas. La acción mutua del flujo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor originan fuerzas electrodinámicas sobre los propios conductores que arrastran al rotor haciéndolo girar (ley Lenz).

La velocidad de rotación del rotor en los motores asíncronos de inducción es siempre inferior a la velocidad de sincronismo (velocidad del flujo giratorio). Para que se genere una fuerza electromotriz en los conductores del rotor ha de existir un movimiento relativo entre los conductores y el flujo giratorio. A la diferencia entre la velocidad del flujo giratorio y del rotor se le llama deslizamiento.

La velocidad de estos motores, según el principio de funcionamiento y la frecuencia industrial, tiene que ser una velocidad fija, algo menor que la de sincronismo.

Transformador

Es un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna.

              ·        Aislamiento galvánico.

              ·        Filtraje de ruido.

              ·        Subir o bajar el voltaje de alimentación.

              ·        Generar un nuevo circuito de alimentación

              ·        Filtro de armónicas.

              ·        Transmisión y distribución de energía

Transformador de Aislamiento

     Cuando la tierra y el neutro están contaminados;  crea un NUEVO circuito de alimentación con fases, neutro, tierra.

   

      Cuando requiere eliminar ruidos eléctricos.

Cuando la instalación eléctrica del edificio es deficiente, o no apta para el equipo que requiere operar.

Cuando busca incrementar la seguridad en el trabajo y proteger la vida humana de accidentes eléctricos.

Es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio físico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.

Conclusión

En este blog aprendimos la importancia que existe en conocer los fenómenos del electromagnetismo y sus respectivas funciones, ya que la mayoría de ellos los empleamos en nuestra vida diaria, tal sería el caso del motor eléctrico utilizado desde la cocina de un hogar hasta el funcionamiento de las grandes industrias  al igual que este, el generador eléctrico  es utilizado en la mayoría de nuestros transportes en cambio el transformador sirve para regular la entrada de energía eléctrica a nuestros hogares.

Este blog  es una  herramienta útil para el aprendizaje de quienes lo consultan y se interesan en el tema del magnetismo.

Esperemos que sea de su agrado y que disfruten cada fase que el mismo contiene.

Bibliografía

http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448173104.pdf

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrotecnia/ap10_motor_de_corriente_continua.php

http://books.google.com.mx/books?hl=es&lr=&id=m8xErTUnq7QC&oi=fnd&pg=PA15&dq=motores+de+corriente+continua&ots=cx9UZoA-Lc&sig=OWIgutzR_04T1Kb0gLh3k0XZsA8#v=onepage&q=motores%20de%20corriente%20continua&f=false

http://books.google.com.mx/books?id=P62ebMavSIIC&pg=PA77&lpg=PA77&dq=que+relacion+tienen+los+motores+electricos+con+los+transformadores&source=bl&ots=HvYPOyba9I&sig=_OiWk0xeVEZUVGjlJcmCncbBwsQ&hl=es&sa=X&ei=qNzuUP2vOIWWiAKw_4DQCA&ved=0CDgQ6AEwAQ

Juegos de magnetismo

http://juegosfriv250.com/magnetismo/

http://www.parchis.com/juego/magnetismo.html