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10 de septiembre de 2009

Experimentos: Generador Eléctrico

Viernes, 11 de septiembre de 2009

Experimentos: Generador Eléctrico

Ya tratamos, hace aproximadamente un año, sobre los motores y los generadores eléctricos, si desea puede ingresar a nuestros archivos al final de la página. Pero un repaso a nadie le cae nada mal.


¿Qué es un generador eléctrico?

La definición más sencilla sería: Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica.

Si esto les parece corot entonces que tal: Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes.



El dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial. La primera dinamo, basada en los principios de Faraday, fue construida en 1832 (ver modeo arriba) por el fabricante francés de herramientas Hipólito Pixii.

La fuerza electromotriz

Una característica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.

La F.E.M. se mide en voltios y en el caso del circuito de la figura de arriba, sería igual a la tensión E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, es dependiente de la carga Rc.

La F.E.M. y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I = 0 no hay caída de tensión en Ri y por tanto Va-b = E.

Michael Faraday

Michael Faraday (1791 - 1867) fue un físico y químico briténico.



Conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo.

La inducción elctromagnética

Si movemos el imán en las proximidades de la bobina, observamos cómo el amperímetro detecta una corriente eléctrica.

Si movemos la bobina conectada al circuito en las proximidades del imán, observamos cómo el amperímetro detecta una corriente eléctrica.

Faraday concluyó que para que se genere una corriente eléctrica en la bobina, es necesario que exista un movimiento relativo entre la bobina y el imán.

Si se mueve la bobina hacia el imán, hay una variación en el campo magnético en el circuito, pues el campo magnético es más intenso cerca del imán; si se mueve el imán hacia la bobina, el campo magnético también varía.

A la corriente generada se le llama corriente inducida y, al fenómeno, se le denomina inducción electromagnética.

Se obtiene energía eléctrica como consecuencia del movimiento del imán con respecto a la bobina o de la bobina con respecto al imán.

La inducción electromagnética es el fundamento de los generadores de corriente eléctrica, como son la dinamo y el alternador.



En comclusión la electricidad puede generar magnetismo. Y una fuerza magnética puede generar electricidad.

Veamos:



Quedaban pendientes los experimentos del generador eléctrico, aquí los tienen:

Generador y foco led

Con un par de imanes redondos, de bocinas, un tubo de PVC, un embobinado se puede iluminar un diodo led de 1,5 voltios. Esta es la manera:



El video no es de gran calidad, lo admito. Pero en este otro video se puede ver la elaboración del generador casero con mayor detalle, pero con imágens fijas.



Otro generador eléctrico

Si no encuentra imanes circulares puede crear un generador con imanes rectangulares, alambre de cobre, cartón y un clavo. No se precisan muchas explicaciones `pues el video es bastante explícito:



No es algo sorprendente, pero sirve para ilustrar los princios básicos de un generdor.

Lea los archivos de Conocer Ciencia:

Los motores más sencillos de hacer (noviembre de 2008)

Faraday descubrió el generador eléctrico y Henry el motor eléctrico (agosto de 2008)

Hasta pronto:

Leonardo Sánchez Coello
conocerciencia@yahoo.es

2 de septiembre de 2009

Desarrollan un sistema de electricidad sin cables

Miércoles, 02 de septiembre de 2009

Desarrollan un sistema de electricidad sin cables

Un sistema de transferencia de electricidad sin cables ha sido desarrollado por la compañía WiTricity y presentada en la conferencia TEDGlobal 2009. El sistema aprovecha el fenómeno físico de la resonancia eléctrica para transmitir electricidad por el aire a través de campos magnéticos.

Con este sistema, según sus creadores, se podría suministrar electricidad tanto a un teléfono móvil como a la maquinaria industrial o a los coches eléctricos. Si el sistema llega a ser comercializado algún día, supondría la desaparición de miles de kilómetros de cables y, también, de millones de baterías desechables.

Eric Giler en la presentación de WiTricity para TEDGlobal 2009 (23 de julio). Fuente: TEDGlobal 2009.

En la conferencia TEDGlobal 2009, celebrada del 21 al 24 de julio en Oxford, Eric Giler, jefe ejecutivo de la firma WiTricity demostró que se puede suministrar energía eléctrica a cualquier dispositivo, sin necesidad de usar cables.

En una presentación realizada en dicha conferencia, Giler hizo que un teléfono móvil iPhone de Apple y una televisión, funcionaran sin estar enchufados a la pared ni llevar baterías de ningún tipo.

No es magia, sino un sistema basado en un simple fenómeno físico, y que algún día podría acabar con kilómetros y kilómetros de caros cables de cobre y miles de millones de baterías desechables (se calcula que cada año se fabrican 40 mil millones de estas baterías).

Resonancia eléctrica

En la página web de WiTricity se explica que, a principios del siglo XX, el físico e ingeniero eléctrico Nikola Tesla ya consiguió generar transferencia inalámbrica de energía eléctrica, mediante ondas electromagnéticas.

Entonces, Tesla desarrolló un sistema para enviar energía eléctrica sin cables a largas distancias, y pretendió aplicarlo en el proyecto de la torre de Wanderclyffe.

Muchos años después, un profesor de física del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) llamado Marin Soljacic ha continuado con los trabajos de Tesla en esta dirección, buscando fórmulas para transmitir energía sin cables. Soljacic lo ha conseguido, aunque aprovechando otro fenómeno físico: la llamada resonancia eléctrica.

Este fenómeno hace que, cuando dos objetos tienen la misma frecuencia resonante, intercambien fuertemente energía entre sí y, por tanto, que la transferencia energética sea mucho más eficiente entre ellos, si se aplica a dicha frecuencia.

El dispositivo desarrollado por Witricity saca partido, concretamente, de la resonancia de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia, que alcanzan una longitud de alrededor de 30 metros.

Cómo funciona

Cada una de las bobinas que componen el sistema está cuidadosamente diseñada para llevar la misma frecuencia resonante que el resto.

Una de estas bobinas, la principal, se conecta a una fuente de electricidad para que genere un campo magnético resonante, entre ella y las otras bobinas. Esto provoca que entre la primera bobina y el resto fluyan “ristras” de energía.

El voltaje generado –ondas electromagnéticas que fluyen a través del aire- es suficiente como para cargar cualquier dispositivo sin necesidad de cables, aseguró Giler. Para conseguirlo, sólo se requiere de una bobina principal, que va metida en una caja, y de otras bobinas.

La caja de la bobina principal se puede “esconder” o incrustar en la pared, en el suelo o debajo de un escritorio, por ejemplo. Las otras bobinas irían acopladas a los aparatos, que comienzan a cargarse en cuanto se encuentran dentro de los límites a los que llegan las ondas de la bobina principal (es decir, a una distancia de unos 30 metros).

La energía entre las bobinas es transferida a través de campos magnéticos, ya que "WiTricity" funciona usando el principio de inductancia, en el que una carga eléctrica es almacenada en forma de campo magnético en la bobina de un conductor.

Así, además del funcionamiento, se garantiza la seguridad, afirman los expertos. Al parecer, estos campos magnéticos interactúan con los objetos cotidianos menos que los campos eléctricos; y los humanos y la gran mayoría de cosas que nos rodean somos de naturaleza no-magnética.

Aplicaciones

Según Eric Giler, las aplicaciones de WiTricity son ilimitadas: suministro energético para coches eléctricos (porque, ¿quién quiere realmente tener que enchufar su coche?, preguntó Giler en la conferencia TEDGlobal 2009); aparatos de todo tipo, maquinaria industrial…

También podría usarse para dispositivos pequeños, como un iPhone o cualquier otro teléfono móvil, tal y como demostró el ejecutivo en la presentación de TEDGlobal.

Actualmente, WiTricity no es el único proyecto que persigue lograr un desarrollo comercial de generador eléctrico sin cables. La compañía Intel también está desarrollando una idea similar, y otras compañías trabajan con mecanismos que utilizarían alternativas, como el láser, para realizar la transferencia energética.

En Tendencias21 ya hablamos anteriormente de los trabajos de Marin Soljacic en un artículo publicado en 2007. Entonces, Soljacic y su equipo habían fabricado dos antenas de cobre con forma de anillo, y conectaron una de ellas a una fuente de suministro eléctrico, mientras que la otra fue conectada a una bombilla de 60 vatios, situada a dos metros de distancia de la primera antena.

Fueron noticia porque consiguieron que la bombilla se encendiera transmitiendo energía eléctrica desde la primera antena que, al ser enchufada, produjo un campo magnético que se acopló por resonancia con la segunda, generando la corriente necesaria. Sin embargo, aquellas antenas aún medían medio metro de diámetro.

La reducción del tamaño del sistema, tal y como se vio en la TEDGlobal 2009 , podría significar que no está muy lejos de ser comercializable.

Fuente:

Tendencias 21

2 de noviembre de 2008

Experimentos: Motor Eléctrico

Experimentos: Motor Eléctrico

Construya su propio motor eléctrico con sólo una pila, imanes, imperdibles (alfileres de gancho) y un poco de alambre de cobre. Toma sólo un minuto para construir, pero le mantendrá hipnotizados durante horas. Una manera excelente, sencilla y divertida de comprender el funcionamiento de un motor eléctrico.



Bien, si usted pensó que este experimento es sencillo pues... ¡se equivocó! Esxiste una manera mucho más sencilla de crear un motro eléctrico: se denomina un motor homopolar debido a que el campo magnético no cambiar de dirección. Es probablemente el más simple de motor que usted posiblemente puede hacer.



Si el tema le interesa entonces usted tiene que conocer la vida y obra de Michael Faraday y de Joseph Henry:

Biografías: Michael Faraday y Joseph Henry

Además en el enlace encontrará otros experimentos.

Saludos:

Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria

27 de agosto de 2008

Michael Faraday y Joseph Henry

Biografías:

Michael Faraday y Joseph Henry


Conocer Ciencia
en la Televisión

Las vidas de M. Faraday y Joseph Henry tienen muchos elementos en común. Los dos provenían de familias muy humildes y se vieron obligados a trabajar desde muy jóvenes por lo que no pudieron seguir sus estudios. Henry fue aprendiz de relojero a los trece años (Faraday lo sería de encuadernador también a esa misma edad).

Como Faraday, Henry se interesó por el experimento de Oersted y, en 1830, descubrió el principio de la inducción electromagnética, pero tardó tanto tiempo en publicar su trabajo que el descubrimiento se le concedió a Faraday.



Faraday descubrió el generador eléctrico y Henry el motor eléctrico. Gracias a ellos tenemos electricidad en nuestros hogares y miles de maquinarias y artefactros que funcionan con la energía electrica

Conocer los invita a conocer la vida, y los descubrimientos, de estos dos grandes científicos:


Michael Faraday


Joseph Henry

Ahora les presento un experimento donde se pueden realizar experiencias con imanes y con electricidad, experimentos similares a este eran realizados por Faraday y por Henry...



Y en este video usted aprenderá a construir un electroiman con un clavo, alambre de cobre y una pila de 1,5 voltios:


Build An Electromagnet! - The most popular videos are here



Esperando sus comentarios me despido:


Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria

21 de mayo de 2008

Las aves tendrían un sistema cuántico para orientarse

Las aves cuentan con un sistema cuántico para orientsarse en el vuelo 

El campo magnético de la Tierra provocaría un efecto cuántico sobre los electrones de la retina de las aves.

Desde siempre, la capacidad de orientación de las aves migratorias ha sorprendido al ser humano. Según una nueva hipótesis, la explicación podría estar en la física cuántica: la incidencia del campo magnético terrestre sobre los electrones presentes en los iones más inestables de la retina podría generar una respuesta química que señalara a los pájaros hacia donde dirigirse. Esto sería posible gracias al efecto Zeno cuántico, que permitiría que el tiempo de incidencia de dicho campo magnético fuera suficiente como para afectar a los iones y determinar la señal química necesaria. De esta forma se explicaría la capacidad de las aves para formar sus propios mapas de regiones enteras.

Por Yaiza Martínez.


Las aves podrían contar con un sistema cuántico de orientación en vuelo

Que las aves utilizan el
campo magnético de la Tierra para orientarse en sus migraciones se sospechaba ya a principios del siglo XIX. Sin embargo, cómo consiguen sacarle partido a dicho campo para tal fin es lo que ha desconcertado a los científicos durante décadas.

En los últimos años, un número creciente de evidencias han apuntado a la posibilidad de que un campo magnético débil pudiera influir en cierto tipo de reacción química acaecida en las retinas de los ojos de los pájaros, y que implicaría a iones de una gran inestabilidad presentes en ellas.

Según publica Arxivblog, la hipótesis sería que el producto químico resultante de la recombinación de estos iones en la retina de las aves dependería del estado cuántico de sus electrones al entrar en contacto con el campo electromagnético.

Estado cuántico

Un estado cuántico es la descripción del estado físico de un sistema cuántico, en este caso, de las partículas subatómicas de las retinas de los pájaros. La recombinación de los iones dependería, en concreto, de si sus electrones están en un estado singlete (representación unidimensional) o en un estado triplete (conjunto de tres estados cuánticos).

Al parecer, el contacto de las retinas de las aves con un campo magnético crearía una predisposición hacia el estado triplete de los electrones en los iones, que en consecuencia generarían una señal química específica que guiaría a los pájaros en su camino, lo que, según Newscientist, proporcionaría información a los pájaros acerca del campo magnético.

Pruebas experimentales han demostrado de hecho que se puede confundir el sentido de orientación de los pájaros utilizando campos magnéticos específicamente diseñados para producir esta discriminación entre ambos estados cuánticos. Es decir, que esta hipótesis ha podido ser demostrada.

Efecto Zeno

A pesar de esta comprobación empírica, sin embargo, se sabía que la recombinación iónica sucede demasiado deprisa como para que el campo magnético de la Tierra pudiera influir en ella. La pregunta que se hacían los científicos entonces era, ¿cómo funciona entonces el mecanismo?

El físico Iannis Kominis, del Departamento de Física de la Universidad de Creta, afirma ahora que este mecanismo funcionaría gracias al llamado efecto cuántico Zeno. Este efecto se produce a escala cuántica cuando se hacen de forma continuada mediciones poco precisas en un sistema cuántico. Así, por ejemplo, si se observa de forma continuada una partícula inestable, dicha partícula no cambiará de estado. El ejemplo a escala macroscópica de este efecto sería el del agua al fuego que, cuando se mira, parece no romper hervir nunca.

Algo parecido sucedería, según Kominis, con el campo magnético y los iones de la retina de los pájaros: la presencia del campo magnético terrestre extendería el tiempo de vida media del estado triplete de los electrones y, de esta forma, se produciría la recombinación con tiempo suficiente como para que el campo magnético pueda intervenir en el proceso.

Tal y como explica este físico en un artículo publicado en Arxiv, el efecto Zeno cuántico produciría, de manera natural, una coherencia cuántica de espín más duradera, asegurando así la eficiencia de este mecanismo sensorial.

Magnetorrecepción. I. Kominis.
Sensor cuántico

Esta solución teórica encajaría con una serie de observaciones realizadas sobre magnetorrececpción aviar, es decir, sobre la habilidad de las aves para detectar cambios en los campos magnéticos y, de esta forma, percibir la dirección y la altitud en que se encuentran o hacia la que se dirigen.

Por ejemplo, el efecto Zeno cuántico explicaría el error de 30 grados en los cálculos de algunas aves en vuelo, así como el hecho de que las brújulas de los pájaros parezcan sensibles sólo a cierto intervalo de intensidad del campo magnético (Kominis señala que este intervalo dependería de los acoplamientos hiperfinos de los átomos implicados, seleccionados a lo largo de la evolución).

La importancia de este hallazgo es que, de ser cierto, significaría que las aves cuentan con un sensor cuántico que determinaría su orientación, un sensor sensible al magnetismo terrestre. Asimismo, podría ser que mecanismos similares afectaran otros procesos naturales, como la fotosíntesis, señala el científico.

Ver los campos magnéticos


La capacidad de los pájaros para recorrer tanta distancia en sus migraciones ha sido siempre un misterio para el ser humano. La revista PLoS ONE publicaba en 2007 un descubrimiento llevado a cabo por biólogos de la Universidad de Oldenburg, en Alemania, que afirmaban que las aves pueden “ver” el campo magnético de la Tierra.

Los científicos llegaron a esta conclusión observando los cerebros de los pájaros durante la orientación magnética, descubriendo que en ese momento el área cerebral correspondiente al sistema visual se encontraba activa al 100%. Es decir, que algo “veían” al volar.

Anteriormente, la ciencia ya había descubierto que en las retinas de los ojos de los pájaros migratorios existen unas moléculas llamadas cryptochromos que varían su química en presencia de un campo magnético.

Fuente:

Tendencias 21

9 de octubre de 2007

Premio Nóbel de Física - 2007 -

Francés y alemán ganan Nobel por revolucionar mundo informático
.

El Nobel de Física premia a los descubridores de la «magneto-resistencia gigante».

El Nobel de Física premia a los padres de la «magneto-resistencia gigante»
El francés Albert Fert y el alemán Peter Grünberg son los ganadores del Premio Nobel de Física 2007, por sus investigaciones que han revolucionado el mundo de la informática al dar con la clave que ha permitido aumentar la capacidad de almacenamiento de los discos duros y así minimizar su tamaño.

Fert y Grünberg descubrieron por separado en 1988 la “magneto-resistencia gigante” (GMR, por sus siglas en inglés), un efecto mecánico cuántico que ha permitido multiplicar por 50 la capacidad de almacenamiento en discos duros de ordenador, aparatos musicales, aplicaciones electrónicas y cámaras de vídeo, así como una reducción notable de su tamaño.

La GMR permite que pequeños cambios magnéticos generen grandes variaciones en la resistencia eléctrica, lo que la convierte en la herramienta ideal para leer datos procedentes de discos duros, porque en ellos la información registrada de forma magnética tiene que ser transformada en corriente eléctrica.

Su origen se encuentra en las nuevas técnicas desarrolladas en el campo del magnetismo en los años setenta para producir almacenadores muy delgados de diversos materiales, que sentaron la base para la creación de los sistemas GMR en la década siguiente.

Menos de una década después del descubrimiento de este efecto mecánico, se comercializó en 1997 la primera cabeza lectora basada en ese sistema, que pronto se convirtió en una tecnología estándar, e incluso las más recientes técnicas no son más que un desarrollo de la GMR.

La obligatoriedad de recurrir a estructuras del menor tamaño posible permiten considerar también a estos sistemas como una de las primeras aplicaciones reales de la nanotecnología, en la que el orden de magnitud se mide en una escala de un nanómetro (mil millonésima de metro).

El efecto descubierto por los dos científicos galardonados hoy con el Nobel ha posibilitado además el nacimiento de la espintrónica o magnetoelectrónica, una tecnología que manipula las propiedades de los electrones para realizar tareas computacionales y que está revolucionando los dispositivos de almacenamiento masivo.

Nacido en 1938 en la ciudad francesa de Carcassonne, Fert se graduó a los 32 años en la Universidad del Sur de París, en Orsay, en donde en la actualidad ejerce la actividad docente y dirige la unidad mixta de física en su Centro Nacional de Investigación Científica CNRS/THALES.

Un año menor que su colega, el alemán Grünberg nació en 1939 en Pilsen, en la actual República Checa, y actualmente es profesor en el Instituto de Investigación de Cuerpos Sólidos del centro de investigaciones de J lich, en el oeste de Alemania.

Grünberg y Fert sustituyen en el palmarés del Nobel de Física a los astrofísicos estadounidenses John C. Mather y George F. Smoot, premiados el año pasado por descubrir el eco del “big bang” e investigar el nacimiento e infancia del universo.

Los dos científicos europeos compartirán a partes iguales los 10 millones de coronas suecas (1.5 millones de dólares) con que está dotado el premio y el resto de los Nobel, que se entregan el 10 de diciembre en una doble ceremonia en Estocolmo y en Oslo.

La semana de anuncios de los Nobel se abrió ayer con la concesión del de Medicina y Fisiología a dos estadounidenses y un británico que con sus estudios sobre células madre embrionarias han permitido transformar el campo de la biomedicina.

La ronda de ganadores continuará mañana con el de Química, al que seguirán, por este orden, los de Literatura, de la Paz y Economía. - EFE

Fuentes:

Prensa Libre

ABC
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