Fisica y
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El documento trata sobre las aplicaciones del magnetismo. Describe algunas aplicaciones como trenes de levitación magnética, motores eléctricos, transformadores y grabación magnética. También cubre leyes como la ley de Biot-Savart y la ley de Ampère, así como materiales para rieles magnéticos y el funcionamiento de trenes magnéticos, incluido el desarrollo del tren magnético en Japón.
Fisica y
- 1. Ministerio de Educación colegio Stella Sierra Integrantes: José peña Adela Peters Diana Velásquez Materia: física Tema: aplicaciones del magnetismo Fecha de entrega:
- 2. Aplicaciones del magnetismo Las aplicaciones que se realizan en la actualidad son variadísimas ya que la ciencia del magnetismo se ha hecho en nuestra tecnología como el medio ideal de almacenamiento de datos en cintas magnéticas, discos magnéticos y burbujas magnéticas. Además, se empieza a aplicar en la medicina. En el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación a modernas tecnologías es uno de los aparatos que mueven a la sociedad pos-industrial representada por los Estados Unidos y, sobre todo, por Japón.
- 3. Aplicaciones del magnetismo 1. Trenes de levitación magnética. 2. Timbres. 3. Motor eléctrico. 4. Transformador. 5. Grabación magnética 6. Aplicaciones de la electricidad 7. En el transporte 8. En la agricultura 9. En los hogares 10. En el comercio
- 4. La ley de Biot-Savart La ley de Biot-Savart calcula el campo producido por un elemento dl de la corriente de intensidad I en un punto P distante r de dicho elemento. El campo producido por el elemento tiene la dirección perpendicular al plano determinado por los vectores unitarios ut yur, y sentido el que resulta de la aplicación de la regla del sacacorchos. ut es un vector unitario que señala la dirección de la corriente, mientras que ur señala la posición del punto P desde el elemento de corriente dl.
- 5. La ley de Ampére Si suponemos que el solenoide es muy largo y estrecho, el campo es aproximadamente uniforme y paralelo al eje en el interior del solenoide, y es nulo fuera del solenoide. En esta aproximación es aplicable la ley de ampére. El primer miembro, es la circulación del campo magnético a lo largo de un camino cerrado, y en el segundo miembro el término I se refiere a la intensidad que atraviesa dicho camino cerrado.
- 6. Teoría de materiales para la fabricación de rieles magnéticos Para explicar el magnetismo de levitación hemos supuesto que los espines de los átomos no interaccionaban entre sí. Para explicar el ferromagnetismo hemos de suponer que un espín dado interacciona con sus vecinos más próximos. En el modelo de Weiss el efecto medio de los átomos vecinos a uno dado se reemplaza por la acción de un campo magnético molecular o interno Debido a la interacción entre espines, el estado de menor energía se consigue cuando todos los espines apuntan en la misma dirección. A medida que se incrementa la temperatura más espines tienden a cambiar su orientación disminuyendo el momento magnético medio, hasta que se anula a una determinada temperatura Tc, denominada temperatura crítica. Por encima de dicha temperatura, el sistema de espines se comporta como un material paramagnético.
- 7. Funcionamiento del tren magnético. Principio de levitación. En la siguiente figura se muestra la forma en la que se colocan las bobinas en las paredes laterales. Cuando el superconductor pasa a centímetros de estas bobinas a muy altas velocidades, una corriente eléctrica es inducida en la bobina la cual actúa como campo electromagnético temporalmente. Como resultado de estos campos, existen fuerzas que empujan al superconductor hacia arriba, teniendo así la levitación del tren.
- 8. Principio de guía lateral. Las bobinas de levitación están conectadas de frente entre ellas en la parte baja del riel, generando un anillo magnético. Cuando el tren, el cual es un superconductor magnético, se desplaza lateralmente, una corriente es inducida en el anillo, resultando una fuerza repulsiva actuando en las bobinas de levitación de el lado más lejano del tren. Por lo tanto el tren siempre esta situado en el centro de los rieles.
- 9. Principio de propulsión Una fuerza repulsiva y una de atracción son inducidas entre los imanes para propulsar al tren (superconductor magnético). Las bobinas de propulsión están localizadas el las paredes laterales en ambos lados del riel, las cuales están energizadas por una corriente alterna trifásica de una estación, creando un campo magnético en el riel. Los superconductores magnéticos son atraídos y empujados por el campo magnético, elevando el tren.
- 10. Desarrollo del tren Magnético en Japón Vehículos Experimentales
- 11. Avances del tren magnético
- 12. El tren magnético MLX01 El tren magnético MLX01 es el primer tren que pasará por la pista de prueba Yamanashi. El tren está compuesto por tres vagones y el principal esta diseñado en dos formas, las dos de la manera más aerodinámica para disminuir al máximo la fricción causada por el aire durante altas velocidades. Este modelo de tren ya tiene asientos de prueba y frenos de la más alta tecnología, denominados como frenos aerodinámicos y que ya están probados superconductor
- 13. Extensión de la Línea Yamanashi La línea de Yamanashi se extiende 42.8 km entre Sakaigawa y Akiyama de Yamanashi. El Centro de Pruebas fue oficialmente abierto en Julio del 96, para empezar con el programa de pruebas de velocidad, y completar las actividades realizadas con respecto a la Levitación Magnética.
- 14. Prioridades en la Instalación de Líneas Magnéticas Todas las líneas incluyendo la de Yamanashi intentan lograr ciertos objetivos como los siguientes: • Confirmar las posibilidades de seguridad, confiabilidad y estabilidad para cuando el vehículo alcance los 500 km/h. • Confirmar la durabilidad de el vehículo y el equipo, así como también los superconductores magnéticos. • Asegurar que la eficiencia del vehículo sea la mejor, y lograr que las presiones que sufre el vehículo durante el trayecto no afecte el funcionamiento de la unidad. • Hacer que el impacto ambiental que tenga el vehículo no sea mucho. • Lograr un sistema de control múltiple de los trenes y controlar con seguridad sus operaciones. • Lograr con todo lo ya mencionado, que el mantenimiento de las vías y las unidades no sea mucho, para que el costo por viaje no sea muy caro.
- 15. Características de la Línea de Yamanashi Supermagnetismo de la pista de prueba en Yamanashi. Los imanes superconductores son lo principal para la existencia de estos trenes. Cada imán superconductor consiste de 4 enredos superconductores. Son altamente confiables con una largo promedio de vida útil. Consiste de un tanque cilíndrico arriba que es un tanque almacenando helio líquido y nitrógeno. La parte inferior tiene un superconductor que genera polos norte y sur alternamente. En un extremo del tanque antes mencionado está un refrigerador integrado que sirve para convertir líquido el helio una vez que se evapore por la temperatura ambiental, entre otros factores.
- 16. Instalaciones eléctricas Se requiere de un inversor en la instalación de energía para transformar la energía de una compañía comercial de frecuencia normal a una frecuencia requerida para la operación del tren magnético. En la pista de prueba se pusieron tres inversores para tres fases respectivamente, de 38 MVA para la línea del norte y 20 MVA para la línea del sur. Dependiendo de la velocidad al cual viaja el tren, los inversores dan una frecuencia de 0 a 56 Hz para 550 km/h y los inversores del sur dan una frecuencia entre 0 y 46 Hz, para velocidades menores de como 450 km/h.
- 17. Instalación de las bobinas para propulsión, levitación y guía. El primero es el método del “beam”, consiste en que la porción de la pared será hecha únicamente de concreto. Toda la construcción de esta forma se hace en la fábrica, donde se incluye las bobinas de piso. Finalmente todo el tramo de pista es transportado a donde se está construyendo en la pista
- 18. Método del Panel El segundo es el método del panel. En este método la construcción se hace en el mismo lugar. Se construye primero uniendo las bobinas de piso con el cemento, posteriormente por medio de tornillos especiales, se une esta parte con una pared de concreto situada justo donde va la pista.