Experimento-Motor de Solenoide

Poniendo en práctica lo aprendido:

1.-Autores:Paola Neppas, Belén Redrobán, Pamela Arroyo y Mauricio Castro

2.-Introducción:

Conocemos como solenoide a una bobina que, por su diseño, genera un campo magnético de gran intensidad. Cuenta con un material conductor que está enrollado de tal forma que la corriente provoca la formación de un campo magnético.

En este proyecto presentaremos la influencia que tiene la bobina; que mientras más extensa sea, más uniforme resulta el campo en su interior. Con el desarrollo del proyecto aplicamos los conocimientos adquiridos en el transcurso de este parcial, experimentando con las cargas eléctricas y por ende campos eléctricos y magnéticos, entre otros. Con esto podremos determinar la relación que existe entre cada uno de estos temas. Además demostrar que un  campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas que obtendremos de una batería.

3.-Objetivos:

General:

• Analizar diversos conceptos sobre electricidad y electromagnetismo por medio de la elaboración de proyectos utilizando materiales de nuestro entorno,  para poner en práctica nuestros conocimientos adquiridos en clases.

Específico:

• Elaborar el motor de solenoide con materiales reciclados, en el que identifiquemos aspectos relevantes del funcionamiento de la bobina y la influencia de las cargas para formar campos magnéticos, con la finalidad de mejorar nuestro conocimiento sobre los temas tratados.

4.- Marco teórico:

El tema que representaremos en nuestro proyecto es sobre el funcionamiento de un motor solenoide utilizando materiales de nuestro alrededor, y  topando temas como el electromagnetismo y su estrecha relación con las cargas eléctricas. Se le llama solenoide a una bobina formada por alambre enrollado en espiral sobre un armazón cilíndrico en nuestro caso sobre la carcasa de un esfero. Es un dispositivo que se emplea en diversos aparatos eléctricos, y que crea un campo magnético cuando circula una corriente continua por su interior.

La función principal de un solenoide es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide. Esta válvula opera de acuerdo a los pulsos eléctricos de su apertura y de su cierre. Un campo magnético se define como la cantidad de fuerza ejercida en una carga en movimiento. La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T).El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

Es importante mencionar que los campos magnéticos estáticos son campos magnéticos que no varían con el tiempo. Se generan por un imán o por el flujo constante de electricidad, como en nuestro proyecto y que obtenemos la corriente de una batería (C.C) y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por los electrodomésticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los teléfonos móviles. Es importante recalcar que el electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. Y que además  estudia la interacción que se establece entre campos magnéticos y campos eléctricos.

En el proyecto tenemos una lámina que conduce la electricidad la cual está en contacto con el eje y  actuaran como un interruptor. La electricidad entrará por el soporte que se encuentra en la tabla, y este pasara al eje y cuando la leva del eje haga contacto con la lámina la electricidad circulara y cuando deje de hacer contacto la electricidad dejara de circular. Cuando la electricidad, obtenida de la batería la cual pasa por los cables, circule por la bobina, esta crea un campo magnético por ende el clavo será atraído por ese campo magnético haciendo que el eje del motor gire. Es decir, que el campo magnético es producido por la corriente eléctrica que es emitida por la batería de 9v; cuando la corriente eléctrica está fluyendo se produce un campo magnético pero cuando ésta deja de fluir desaparece el campo; al dos campos interactuar se produce un movimiento en el objeto ya que estos despegan fuerzas que producen el mismo.

Cabe recalcar que a más vueltas en el espiral y mayor longitud de la misma, mayor intensidad del campo magnético producirá.

Observamos que por la fuerza de giro de la hélice, el clavo saldrá de la bobina y nuevamente se repetirá el ciclo una y otra vez, además de formarse un campo magnético con esto; conseguimos un movimiento circular constante de la hélice. El motor funciona durante el tiempo en el que se encuentre conectado a la batería.

5.- Procedimiento:

• Utilizamos materiales de nuestro entorno y nos disponemos a realizar nuestro proyecto:

• madera para la base del motor del tamaño que creamos conveniente
• un cable que por dentro lleve alambre
• la carcasa de un esfero que ya no utilicemos.
• un clavo
• una hélice de ventilador
• una lámina que conduzca la electricidad
• alambre magneto calibre 23
• pegamento
• dos tornillos
• cables
• palos de helado
• batería de 9 voltios

Lo elaboramos de la siguiente manera:
    1.- Primero cortamos la madera viendo que tenga un ancho y largo adecuado para que soporte nuestro motor.

2.- El cigüeñal lo realizamos doblando el cable con ayuda de pinzas o el alicate, pero antes retiramos el aislante que tiene, el cual nos servirá más adelante.

3.-Cuando ya esté doblado el cable, utilizamos dos partes más del cable para hacer los soportes del costado, a cada uno les hacemos un círculo por donde introduciremos los tornillos y lo uniremos a la madera. En cada extremo colocamos trozos de aislante para que el eje no se vaya de un lado hacia el otro.

4.-Cortamos en un lado del eje el exceso del alambre, ya que en el otro lado colocaremos la hélice que tenemos.

5.-Cortamos la carcasa del esfero en 5cm, enrollamos alrededor de esto el alambre magneto calibre 23, aproximadamente unas 500 vueltas. Dejamos un extremo a un costado para conectarlo con otro cable.

6.- Se coloca la bobina en un soporte que realizamos con las paletas de helado, en la misma dirección de la biela y de igual forma que este a la altura del eje.

7.- Introducimos el clavo en la bobina pero no del todo, para que después podamos meter el alambre por el agujero del trozo de madera.

8.-Ponemos otro soporte ubicado al frente del doblaje pequeño del cable en la misma dirección de la leva.

9.-Soldamos un cable a la lámina conductora de electricidad y fijamos la lámina encima de nuestro soporte de madera. Soldamos un cable al soporte del eje, permitiendo así a la lámina y el eje actuar como interruptor.

10.- Se une el cable de la lámina con un extremo del alambre magneto o el cable de la bobina o del solenoide.

11.- Para probar como funciona nuestro motor utilizamos una batería de 9 voltios, conectamos un polo de la batería al cable de la bobina que hace falta conectar y el otro polo al cable que va al soporte. Damos un pequeño giro y nuestro motor funcionara.

Algunas imágenes del proceso de elaboración del motor de Solenoide:

6.- Conclusiones:

1.- Hemos llegado a la conclusión de que el campo magnético es más intenso en el interior que en el exterior de un solenoide, esto sucede debido a  que la densidad de las líneas de fuerza es mayor dentro del solenoide, influenciado por la cantidad de vueltas que le dimos a nuestro material conductor (cobre).

2.- Con este proyecto demostramos que los campos magnéticos se producen por cualquier carga eléctrica producida por los electrones en movimiento, ya que se observó claramente como el clavo fue atraído hacia la bobina, en donde se formó nuestro campo magnético.

3.- Comprendimos que la electricidad está ligada a muchos aspectos de nuestra vida, y que se conjuga con otros temas para explicar el porqué de muchas cosas. Además  nuestro motor no solo tiene una función, sino que lo utilizan en diversas áreas industriales.

7.- Referencias bibliográficas:

Cortés, J. (02 de Octubre de 2016). YouTube. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=0FOR-qC6PNA

Gardey, A. (2014). Definición.de. Obtenido de https://definicion.de/solenoide/

MFH. (26 de Noviembre de 2014). YouTube. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=S2vL3FjqHpI

Pérez, J. (2017). Definición.de. Obtenido de https://definicion.de/electromagnetismo/