1. a) Explique detalladamente qu es una mquina de Wimshurst.
Adema haga esquemas ilustrativos al respecto.
La mquina de Wimshurst es un generador electrosttico de alto
voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor britnico
James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos
grandes discos a contra-rotacin (giran en sentidos opuestos)
montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos
metlicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde
saltan las chispas. Se basa en el efecto triboelctrico, en el que
se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre
s.b) Explique detalladamente qu es un generador de Van de Graaf.
Adema haga esquemas ilustrativos al respecto.
El generador de Van de Graaff es una mquina electrosttica que
utiliza una cinta mvil para acumular grandes cantidades de carga
elctrica en el interior de una esfera metlica hueca. Las
diferencias de potencial as alcanzadas en un generador de Van de
Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los cinco megavoltios. Las
diferentes aplicaciones de esta mquina incluyen la produccin de
rayos X, esterilizacin de alimentos y experimentos de fsica de
partculas y fsica nuclear.
2. a) Explique detalladamente qu es el efecto corona. Adema haga
esquemas ilustrativos al respecto.El efecto corona es un fenmeno
elctrico que se produce en los conductores de las lneas de alta
tensin y se manifiesta en forma de halo luminoso a su alrededor.
Dado que los conductores suelen ser de seccin circular, el halo
adopta una forma de corona, de ah el nombre del fenmeno.
El efecto corona est causado por la ionizacin del aire
circundante al conductor debido a los altos niveles de tensin de la
lnea. Al momento que las molculas que componen el aire se ionizan,
stas son capaces de conducir la corriente elctrica y parte de los
electrones que circulan por la lnea pasan a circular por el aire.
Tal circulacin producir un incremento de temperatura en el gas, que
se tornar de un color rojizo para niveles bajos de temperatura, o
azulado para niveles altos. La intensidad del efecto corona, por lo
tanto, se puede
cuantificar segn el color del halo, que ser rojizo en aquellos
casos leves y azulado para los ms severos. b) Explique
detalladamente qu es un pndulo elctrico. Adema esquemas
ilustrativos al respecto.
Es un instrumento utilizado en los experimentos acerca de la
existencia de cargas elctricas del cual se suspende una barra de
algn material electrificado, el cual puede ser una barra de caucho
cargada negativamente y a esta se la acerca una barra de vidrio con
carga positiva y se podr observar que se atraen entre si. Sin
embargo si a la barra de caucho que est suspendida se le acerca una
barra del mismo material, caucho, cargada negativamente se podr
observar que las dos barras se repelen. Este instrumento nos sirve
para comprobar las diferentes polarizaciones de los materiales.
3. a) Por qu las lneas de fuerza deben formar un ngulo recto con
las lneas equipotenciales cuando las cruzan? Explique
detalladamente.Las superficies equipotenciales forman un ngulo
recto con las lneas de fuerza; de otra forma el campo elctrico
tendra componentes sobre la superficie equipotencial y por ende
realizara trabajo sobre una partcula de prueba. Es obvio que esto
no es posible por definicin. Entonces, sobre una superficie
equipotencial el trabajo es nulo.
b) Si el potencial elctrico es constante a travs de una
determinada regin del espacio. Qu puede decirse acerca del campo
elctrico en la misma? Explique detalladamente.En la misma regin los
campos elctricos deben ser iguales en magnitud, pues si hablamos de
potenciales elctricos iguales, hablamos de un espacio en el que los
puntos son equidistantes a la superficie de la carga, porque
V=Kq/r. Sabiendo que K y q son constantes, y que la frmula del
campo elctrico en un punto es E=Kq/r2, podemos afirmar que los
campos sern iguales.
4. a) Cmo se realiza la medicin directa de la corriente
elctrica? Explique detalladamente y haga los esquemas necesarios.Un
galvanmetro es una herramienta que se usa para detectar y medir la
corriente elctrica. Se trata de un transductor analgico
electromecnico que produce una deformacin de rotacin en una aguja o
puntero en respuesta a la corriente elctrica que fluye a travs de
su bobina. Este trmino se ha ampliado para incluir los usos del
mismo dispositivo en equipos de grabacin, posicionamiento y
servomecanismos.
b) Cmo se realiza la medicin indirecta de la corriente elctrica?
Explique detalladamente y haga los esquemas necesarios.Divides el
voltaje entre la resistencia. Con un voltimetro. 5. Dado el cdigo
de colores, hallar el valor de la resistencia:
a) Marrnnegronegrodorado
b) Rojonegroazulplata6. a) Explique detalladamente qu es un
divisor de tensin libre de carga. Haga los respectivos
esquemas.
b) Explique detalladamente qu es un divisor de tensin con carga.
Haga los respectivos esquemas.
7. a) Cmo se calcula la tensin mxima que se puede aplicar al
puente de Wheatstone, sin daar ni descalibrar las dcadas de
resistencias? Explique detalladamente y haga los respectivos
esquemas.La mxima resistencia que puede medirse con el circuito
tipo puente es dependiente de los valores de las resistencias
obtenidas por la distanciasen el hilo de tungsteno, el cual se debe
medir (en longitud), esto es:
de esta ecuacin, se desprende que para que el valor de la
resistencia RX logre su valor mximo, el valor de R1
debe ser lo ms grande posible, y que a su vez, el valor de L2y
L1 deben ser lo ms grande y ms pequeo posible respectivamente, y ya
que:
se deduce entonces que los valores de L2 y L1 son directamente
proporcionales a la distancia medida en el hilo de tungsteno, esto
es, cuando mayor sea dicha longitud, mayor ser la resistencia del
mismo. Todo lo anterior se cumple desde el punto de vista
matemtico, ya que desde el punto de vista fsico, debemos expresar
que el valor del voltaje que entrega la fuente debe ser
relativamente alto, en tanto que los valores de las resistencias no
deben exceder un determinado rango, ya que de ser el valor de RX
muy grande, ste puede actuar dentro del circuito como un aislante,
de modo que el circuito quede abierto elctricamente.b) Cules son
las ventajas y desventajas de usar el puente de Wheatstone? Por
qu?
VENTAJAS
Los cambios en las resistencias se determinan normalmente
mediante el puente de Wheatstone.
El puente de Wheatstone al formar parte de un circuito logra
estabilizar en una nueva posicin de equilibrio a un transmisor de
equilibrio de fuerzas con detector fotoelctrico .
El puente de Wheatstone de un Sensor LEL diseado para medir
metano sirve para medir el calor liberado cuando se quema un gas
inflamable en una perla cataltica. El aumento de temperatura
provoca un cambio en la resistencia, que es medido y convertido a %
de LEL.
El puente de Wheatstone de un Sensores LEL diseado para medir
metano mide la diferencia entre la resistencia de ambos elementos.
As, este sensor mide de forma eficaz el calor liberado cuando se
quema un gas.El sensor tipo Strain Gauge esta compuesto de un
puente Wheatstone y presenta las siguientes ventajas:
Sensor sin contacto fsico con el elemento de muelle, y por
tanto, NO vulnerable a sobrecarga.
Resiste los picos de tensin relacionados con soldaduras.
Tiempo de reposo: Menos de un milisegundo, lo que significa que
se pueden usar en sistemas dinmicos de pesaje
El sensor puente "Strain-Gauge" es prcticamente lineal en el
rango nominal de la clula de carga.DESVENTAJAS
Pruebas realizadas por laboratorios independientes como TRW han
demostrado que los sensores con puente de Wheatstone no poseen una
sensibilidad adecuada para medir combustible de aviacin. Por ello,
aunque su salida se aumente para proporcionar una baja respuesta
del combustible de aviacin, los sensores con puente de Wheatstone
no poseen la sensibilidad necesaria para medir los niveles de
combustible de aviacin necesarios para proteger a los trabajadores
que acceden a espacios reducidos As, un sensor LEL con puente de
Wheatstone presenta un rango de imprecisin tres veces mayor que un
PID (Rango de imprecisin del PID: 160 ppm)El sensor tipo Strain
Gauge esta compuesto de un puente Wheatstone y presenta las
siguientes desventajas:
Sensor muy vulnerable a sobre extensin, lo que no le
permitevolver a su "cero original" y en el peor de los casos, se
destruye
Destruccin del sensor en muchos casos con tan solo 50% desobre-
carga.
Destruccin del sensor por vibraciones y/o choques.
Problemas con ruido elctrico y E.M.F. trmicos en clula ycables
Destruccin del sensor con tensiones de soldadura,descarga elctrica
y rayos.8. a) Explique detalladamente qu son las termorresistencias
NTC. Haga esquemas al respecto.
b) Para las termorresistencias NTC cul es la ecuacin que
gobierna la dependencia en funcin de la temperatura?9. Justifique
la expresin (4) utilizando las leyes de Kirchoff.