Ultimo práctico
- 1. OBJETIVO: Analizar MATERIALES: Fuente Balanza Amperímetro Tracker Conductor en campo magnético Cámara MARCO TEÓRICO: Intensidad de la corriente La intensidad de la corriente eléctrica es la carga que atraviesa la sección normal S del conductor en la unidad de tiempo.
- 2. Sea n el número de partículas por unidad de volumen, v la velocidad media de dichas partículas, S la sección del haz y q la carga de cada partícula. La carga Q que atraviesa la sección normal S en el tiempo t, es la contenida en un cilindro de sección S y longitud v·t. Carga Q= (número de partículas por unidad de volumen n)·(carga de cada partícula q)· (volumen del cilindro Svt) Q=n·qS·v·t Dividiendo Q entre el tiempo t obtenemos la intensidad de la corriente eléctrica. i=nqvS La intensidad es el flujo de carga o la carga que atraviesa la sección normal S en la unidad de tiempo, que es el producto de los siguientes términos: Número de partículas por unidad de volumen, n La carga de cada partícula, q. El área de la sección normal, S La velocidad media de las partículas, v. Fuerza sobre una porción de conductor rectilíneo. En la figura, se muestra la dirección y sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético B sobre un portador de carga positivo q, que se mueve hacia la izquierda con velocidad v. fm=qv×B
- 3. Calculemos la fuerza sobre todos los portadores (nSL) de carga contenidos en la longitud L del conductor. Fm=(nSL)fm=iuˆt×B⋅L El vector unitario ut=v/v tiene la misma dirección y sentido que el vector velocidad, o el sentido en el que se mueven los portadores de carga positiva. En el caso de que el conductor no sea rectilíneo, o el campo magnético no sea constante, se ha de calcular la fuerza sobre un elemento de corriente dl dF=iuˆt×B⋅dl Las componentes de dicha fuerza dFx y dFy Se ha de comprobar si hay simetría de modo que alguna de las componentes sea nula Finalmente, se calculará por integración las componentes de la fuerza total F F=i∫(uˆt×B)⋅dl PROCEDIMIENTO: Lo primero que comenzamos armar fue el circuito, el cual incluyó la fuente, amperímetro y el conductor en campo magnético.
- 4. Luego de este paso realizamos algunas mediciones para ver si todo estaba funcionando adecuadamente, inclusive posicionamos la cámara en un lugar fijo para que no haya inconvenientes con respecto al análisis del video en el programa tracker. A continuación, comenzamos las mediciones, seleccionamos 4 intensidades iniciales distintas y grabamos lo que sucedía en cada caso. Analizamos las grabaciones con el programa tracker, creamos las gráficas y a partir de ahí formulamos la conclusión.
- 5. Análisis Video 1 Intensidad masa Inicial 2.1 12.9g Final 0.9 0.00E+00 5.00E-01 1.00E+00 1.50E+00 2.00E+00 2.50E+00 3.00E+00 3.50E+00 4.00E+00 0.00E+00 2.00E-01 4.00E-01 6.00E-01 8.00E-01 1.00E+00 1.20E+00 Chart Title t v x 1.67E-01 2.49E+00 8.22E+00 3.33E-01 3.18E+00 7.69E+00 5.00E-01 3.63E+00 7.16E+00 6.67E-01 3.74E+00 6.48E+00 8.33E-01 3.40E+00 5.92E+00 1.00E+00 3.28E+00 5.35E+00
- 6. Análisis Video 2 Intensidad Masa Inicial 2.8 12.9g Final 1.5 Análisis video 3 0.00E+00 5.00E+01 1.00E+02 1.50E+02 2.00E+02 2.50E+02 0.00E+00 2.00E-01 4.00E-01 6.00E-01 8.00E-01 1.00E+00 1.20E+00 Chart Title t v x 1.67E-01 1.20E+02 4.21E+02 3.33E-01 1.51E+02 4.00E+02 5.00E-01 1.78E+02 3.71E+02 6.67E-01 1.94E+02 3.40E+02 8.33E-01 1.95E+02 3.06E+02 1.00E+00 1.82E+02 2.76E+02
- 7. Intensidad Masa Inicial 3,2 12,9g Final 2,0 Análisis video 4 0.00E+00 5.00E-01 1.00E+00 1.50E+00 2.00E+00 2.50E+00 3.00E+00 3.50E+00 4.00E+00 4.50E+00 5.00E+00 0.00E+00 1.00E-01 2.00E-01 3.00E-01 4.00E-01 5.00E-01 6.00E-01 7.00E-01 V= f(T) t v x 1.67E-01 2.69E+00 8.66E+00 3.33E-01 3.23E+00 8.14E+00 5.00E-01 3.94E+00 7.59E+00 6.67E-01 4.33E+00 6.83E+00
- 8. Intensidad Masa Inicial 3,8 12,9g Final 2,6 Conclusión 0.00E+00 5.00E+01 1.00E+02 1.50E+02 2.00E+02 2.50E+02 3.00E+02 0.00E+00 1.00E-01 2.00E-01 3.00E-01 4.00E-01 5.00E-01 6.00E-01 7.00E-01 Chart Title t x v 1.67E-01 4.38E+02 1.98E+02 3.33E-01 4.01E+02 2.34E+02 5.00E-01 3.60E+02 2.53E+02 6.67E-01 3.17E+02 2.65E+02
- 9. Video 1: hay un cambio abrupto en la velocidad (existe un punto de inflexión). La primera parte de la gráfica es acelerada (con la función aceleración que varía en forma lineal), y en el segundo desacelera (también la aceleración varía linealmente). V1 = -5,1369t2 + 6,8002t + 1,4976 a1 = -10,2738t + 6,800 V2 = 4,1369t2 – 8,2728t + 7,4193 a2 = 8,2738t – 8,2728 Video 2: en este caso la velocidad también varía, solo que no existe un cambio tan radical como en el caso anterior. v = -209,98t2 + 323,87t + 69,466 a = -419,96t + 323,87 Video 3: la velocidad es una función lineal, su pendiente es la aceleración la cual es constante. v = 3.3797x + 2.1388 a= 3.3797 Video 4: la velocidad es una función de segundo grado (o sea que la velocidad varía). v = -214.15t2 + 311.47t + 152.29 a= -428,3t + 311,47 Las fuerzas magnéticas que actúan no son constantes, debido a que la aceleración no lo es, se puede apreciar en todos los casos analizados. En el modelo teórico se exalta que la fuerza magnética en un conductor rectilíneo es constante, pero en este práctico no resulto así (puede ser debido a los efectos de bordes de los imanes o por algún proceso de inducción magnética). Se puede concluir también que al aumentar la intensidad la velocidad del móvil aumenta, la intensidad siempre varia en un 1,2 respectivamente entre las intensidades finales e iniciales. La fuerza magnética sólo aparece cuando hay corriente en el móvil, y podemos concluir que el campo magnético ejerce fuerzas sobre las cargas eléctricas cuando éstas están en movimiento. Webgrafia