El efecto motor es un efecto electromagnético que
actualmente es de gran importancia, porque en el se basa el funcionamiento de
muchos dispositivos útiles al hombre.
Objetivos
- Comprobar experimentalmente el fenómeno conocido con el nombre de efecto
motor
- Comprobar que un motor electrico funciona bajo este principio
- Comprobar la regla de la mano izquierda
- Identificar las distintas partes de que esta constituido el motor
electrico
PRERREQUISITOS
Para que el alumno pueda comprender el contenido y el
desarrollo de la practica, requiere de los siguientes conocimientos previos:
- Experimento de Oesterd
- Interacción de campos magnéticos
- Efecto que ejerce una carga móvil sobre un campo magnetico
BREVES CONSIDERACIONES TEORICAS
Sabemos que de acuerdo con el experimento de Oesterd, toda
corriente eléctrica crea un campo magnetico a su alrededor que se encuentra a
su alrededor, que se encuentra en presencia de otro campo, interactúa con él,
manifestándose tal interacción mediante una fuerza en esta practica,
observaremos el fenómeno llamado efecto motor consistente en que un conductor
con corriente electrico colocado dentro de un campo magnetico, experimenta la
accio0n de una fuerza este fenómeno fue descubierto Michael Farad ay en 1821,
constituye otro ejemplo de interacción de campos magnéticos: de hecho la
corriente que circula por un conductor es un conjunto de cargas eléctricas en
movimiento y sobre cada una se ejerce una fuerza.
La fuerza observada en el alambre seria la resultante de un
gran numero de pequeñísimas fuerzas actuando sobre las cargas móviles.
Entonces el sentido de la fuerza sobre el conductor tambien
puede terminaras de con la regla de la mano izquierda en la que el dedo medio
apuntaría en el sentido de la circulación de la corriente eléctrica que seria
el del movimiento de las cargas en movimiento del extremo + al extremo-.
Para el sentido real de la corriente, la regla se aplicaría
con la mano derecha.
Un motor electrico es un aparto que, basado en el fenómeno
anterior transforma la energía eléctrica que se le suministra en energía mecánica.
Un transformador electrico básicamente esta constituido por
una bobina de espiras rectangulares devanadas sobre un rotor de material
ferromagnético, el que a su vez va montado sobre un eje que le permite girar
libremente.
El rotor se encuentra dentro de un campo magnetico que puede
ser creado por un imán permanente, o por un electroimán alimentando con la
misma corriente del embobinado del rotor.
La interacción de los dos campos magnéticos crea sobre cada
espira del rotor un par de fuerza que lo hace girar.
En un motor electrico el sentido de giro del rotor dependerá
del sentido del campo magnetico y del sentido de circulación de la corriente en
el embobinado invirtiendo cualquiera de ellos, se invierte el sentido de giro.
La rapidez con que gira el rotor dependerá de la intensidad
de campo magnetico principal, la intensidad de la corriente aplicada al
embobinado del rotor, y de la longitud de sus espiras, además del numero de
espiras
EQUIPO Y MATERIAL ELECTRICO
1 fuente eléctrica
1 reóstato
1 amperímetro de C.D. con escala de 0 a 1 A
2 bornes aislados con tripie
1 conductor de cobre de 0.2 mm de diámetro de sección
transversal y 40 cm
1 imán de herradura
1 modelo de rotor de C.D.
1iman de barra
1 bobina de 3 ohms
1 núcleo de hierro
6 conductores eléctricos para conexión
MODO DE OPERAR Y CUESTIONARIO
1.-Conecte sus aparatos como se muestra en la lamina del rota
folio colocando entre los postes el conductor de cobre de 0.2mm de diámetro, de
sección transversal y 40 cm de longitud situado entre los polos del imán de
herradura pero sin suministrarle corriente eléctrica
En el sistema formado por los aparatos no ocurre ninguna
reacción, fenómeno u acción y esto se debe que no se le suministra ninguna
fuerza externa que altere su estado
2.-Mediante el reóstato aplicar a la corriente eléctrica de
1 A de intensidad. Coloque el imán de herradura de tal manera que el conductor
de cobre quede entre sus polos, quedando el polo norte arriba del conductor,
indicando lo que se observa.
Estas ves debido a que se le aplico una diferencia de
potencial se creo un campo magnetico alrededor del conductor electrico. Al
acercarle el imán de herradura su polo norte atrae al conductor electrico, y su
polo sur lo repele.
3.-Coloque la mano izquierda sobre el conductor con el dedo
pulgar, índice y medio perpendicularmente entre sí. Apunte con el dedo índice
el sentido del campo magnetico del imán (del polo N al polo S) y con el dedo
medio del sentido convencional de la corriente (del extremo + al - ) Observe
entonces que la fuerza que provoca la deflexión del alambre actúa en el
sentido del dedo pulgar. Esto ¿qué comprueba?
La regla de fleming o de la mano izquierda
4.- Dejando igual la intensidad de corriente y la posición
del imán invierta la posición del imán, invierta las conexiones de manera que
el alambre circula en sentido contrario.
Esta experiencia es muy parecida a la numero 2 pero esta vez
el conductor reacciona como si el conductor electrico hubiera cambiado de
polaridad es decir estas ves el polo norte del imán de herradura repele al
conductor y esto se debe a que el sentido del campo magnetico en el conductor
depende del sentido de corriente eléctrica
5.-Regresen las conexiones como se muestra en el inciso 2 con
la misma intensidad de corriente, invierta ahora la polaridad del imán que
dando el polo norte debajo del conductor.
Sucede lo mismo que en el inciso dos es decir no depende de
la posición del imán; este reacciona de tal manera que el polo sur atrae al
conductor y el polo norte lo repele. Con esto podemos decir que de lo único que
depende si el conductor es atraído o repelido es de que cambie su polaridad y
esto se logra invirtiendo el sentido de la corriente eléctrica.
6.-De una breve explicación de cómo funciona un motor de
C.A. y C.C. con una bobina que genera un campo magnetico que reacciona con un imán
natural colcado en la parte superior.
Este dispositivo esta formado por espiras rectangulares
devanadas montado sobre un rotor de material ferromagnético que a su va montado
sobre un eje que le permite girar. El rotor se encuentra de un campo magnetico
creado por el imán permanente. La interacción de los dos campos magnéticos
crea sobre cada espira del rotor un par de fuerza que lo hace girar.
7.-Desconecte el conductor de cobre y conecte el modelo del
motor, pero sin el imán en la zapata. Aplique con el reóstato una corriente de
1 A.Anote y explique lo observado.
El modelo de motor electrico no presenta reacción alguna
aunque la bobina sea energizada y esta genere un campo magnetico y esto se debe
a que no existe otra fuerza magnetica con la cual interactué es decir no existe
un par de fuerzas para que exista un efecto motor
8.-Continuando con el inciso anterior coloque ahora el imán
sobre la zapata. Anote y explique lo observado.
A diferencia del insiso anterior esta vez existe un para de
fuerzas al ser agregado el imán de barra con lo cual se genera un momento de
torsión con lo cual se puede dar lo que se conoce como efecto motor es decir
comience a girar el rotor.
9.-En el experimento del inciso anterior ,invierta la
colocación del imán ¿Qué sucede?
Se invierte el sentido de giro del motor y esto se debe que
la dirección del campo magnetico producido por el imán de barra invierte su
dirección.
10.- En el experimento del inciso 9 , en vez d invertir la
polaridad del campo magnetico invierta el sentido de la corriente aplicada ¿Qué
sucede?
Al igual que en el inciso numero 9 se invierte el sentido de
giro del motor y esto se debe a que al invertir el sentido de la corriente eléctrica
se invirtió la polaridad del electroimán es decir de la bobina colocada en el
rotor.
11.- Como conclusión de los incisos 9 y 10,indique de que
depende el sentido de giro del rotor de corriente directa.
De acuerdo con los resultados de los incisos 9 y 10 se puede
concluir que el sentido de giro depende de la dirección de campo del par de
fuerzas magneticas, así como tambien del sentido de circulación de la
corriente eléctrica. Dentro de la bobina.y esto se debe a que cambia la dirección
de los campos magneticos.
12.-El modelo del motor se pondrá a funcionar ahora con el
campo magnetico principal creado no por el imán permanente, sino por electroimán,
para lo cual haga el siguiente: introduzca el núcleo recto de hierro en la
bobina de 3 ohms y colóquelo sobre la zapata, de manera que los extremos del núcleo
hagan contacto con ella. De las conexiones que alimentan al motor derive otras
para alimentar la bobina. Aplique corriente con el reóstato y explique lo que
observe.
El rotor del motor comienza a gira de igual manera, como
funciono anteriormente con el imán permanente y esto se debe a que la bobina
genera un campo magnetico por lo cual junto con el rotor se crea un par de
fuerzas. Es decir se crea lo que se conoce como efecto motor debido a la atracción
y repulsión de los campos magnéticos provocados por los dos bobinados y esto
se debe a la creación de un momento de torsión.
13.- Invierta las conexiones que alimentan al electroimán y
anote lo que observa
El sentido de giro del motor se invierte y esto se debe a que
el sentido de circulación de corriente dentro del electroimán cambia de
sentido con lo cual el sentido del campo magnetico tambien cambia de dirección.
APLICACIONES
Menciona al menos 5 ejemplos practico en el que el efecto
motor tenga aplicaciones.
- Bombas de agua
- Generadores eléctricos
- Motores de licuadora
- Fuentes de movimiento en procesos de producción industrial
- Fuentes generadoras de movimiento dentro del sector comercial.
ILUSTRACIONES
