Universidad de San Carlos de Guatemala Escuela de Formación de Profesores de Enseñanza Media –EFPEM – Física 6 Ing.: Rubén Pérez Auxiliar: PEM Andrea Morales Horario: 7:00 a 9:00 Fecha de presentación del proyecto: 10 de agosto de 2013 Plan Sabatino Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA. El principio de conservación de la energía nos dice que: “La energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma” En cuanto a la corriente alterna, suceden varias situaciones, una de ellas es que existe necesariamente una empresa que distribuye la energía eléctrica, por lo tanto, debemos pagar para que todos los aparatos eléctricos de nuestro hogar puedan funcionar, de manera pues que es razonable que en nuestro hogar pidan colaboración desconectando aparatos sin utilizar y apagar luces innecesarias. Otro factor que se considera importante, es que en un circuito la energía se electromagnética se puede disipar como energía térmica, y eso representa una pérdida económica. Con el presente proyecto se pretende optimizar y aprovechar la disipación de la energía electromagnética para un artefacto de uso diario en el hogar; la estufa. GENERAL: Aplicar los conceptos de Corriente Alterna y electromagnetismo a un proyecto de Física. ESPECÍFICO: Aprovechar la disipación de la energía electromagnética en energía térmica, a un dispositivo que con este principio pueda funcionar como una hornilla o estufa. CORRIENTE ALTERNA La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua, la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo que no es muy práctico; al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente. La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente, tales como la histéresis o las corrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de forma cómoda y segura. Para los fines del presente proyecto, es importante analizar el comportamiento de un circuito RLC. Un circuito que contiene resistencia, inductancia y capacitancia se llama circuito RLC en serie, como se muestra en la figura: Con una resistencia R presente, el total de energía electromagnética U del circuito ya no es constante, sino que decrece con el tiempo a medida que se convierte en energía térmica en la resistencia. Debido a esta pérdida de energía. Las oscilaciones de carga, la corriente y la diferencia de potencial decrecen en amplitud continuamente y se dice que las oscilaciones están amortiguadas. Como la carga contenida en el circuito oscila en un sentido y en otro por la resistencia, se disipa energía electromagnética como energía térmica. Amortiguando las oscilaciones. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El proyecto consiste en la construcción y puesta en funcionamiento de una estufa eléctrica casera, en la cual podremos observar, como la energía electromagnética en el sistema se disipa como energía térmica. Al conectar la estufa a la corriente alterna, la resistencia que se encuentra en el interior del sistema se empezará a calentar. Se sabe que no se pierde energía, aunque como se mencionaba anteriormente, en lo que a corriente alterna se refiere, la transformación en energía térmica representa una pérdida económica. En esta oportunidad, vamos a aprovechar este fenómeno de tal manera que podamos optimizar todos los recursos que tenemos a nuestro alrededor. DIAGRAMA DE DISEÑO EXPERIMENTAL: MATERIALES: Una resistencia eléctrica Una baldosa Un interruptor Cable Un enchufe Lañas ESQUEMA DEL SISTEMA: CONCLUSIONES: La elaboración de esta estufa se fundamente en el principio de oscilaciones amortiguadas en un circuito RLC, ya que la carga que se hace pasar al circuito oscila en un sentido y en otro por la resistencia, por lo que la energía electromagnética se disipa como energía térmica a través de la resistencia, la cual funciona como hornilla de la estufa. Este, además de ser un proyecto de física también se puede integrar al área de productividad y desarrollo, ya que es de utilidad en nuestro entorno. Hallyday Resnick; Física Séptima Edición Páginas: 706 a la 724 Buffa, Anthony; Wilson, Jerry; Física Quinta Edición Páginas: 601 a la 609 Recinos, Ranferi; Apuntes de Matemática Julio de 1999 RÚBRICA Nombre: __________________________________________________Carné: _____________ Objetivos del proyecto FVI. 1. 2. Que el estudiante aplique los conocimientos teóricos en situaciones de la vida diaria. Que el estudiante fomente la investigación de las aplicaciones que tiene la Física en el entorno. Criterio /rango Respuesta deficiente Respuesta moderada Respuesta satisfactoria Respuesta completamente satisfactoria Trabajo escrito El trabajo no tiene una estructura definida, únicamente cuenta con carátula. El trabajo presenta una estructura moderada cuenta con carátula e introducción. (0.15) El trabajo presenta una buena estructura, cuenta con carátula, introducción y conclusiones. (0.20) Material de apoyo No presenta material de apoyo En el material de apoyo se presenta la descripción del proyecto (0.15) El material de apoyo cuenta con una presentación del proyecto, objetivos, funcionamiento. (0.20) Presentación oral La exposición parecía incompleta o caótica sin un plan claro. Funcionamiento del experimento El experimento no funciona El trabajo se encuentra muy bien sustentado, cuenta con carátula, introducción, conclusiones y tres bibliografías. (0.25) El material de apoyo está realizado de forma creativa y cuenta con presentación del proyecto, objetivos, funcionamiento, fotos. (0.25) La exposición demostró dominio del tema, con orden, explicado con claridad y con un plan definido. (0.25) El experimento funciona correctamente y es aplicable al entorno. (0.25) La exposición fue presentada con algún orden y los conceptos fueron usados de forma insegura. (0.15) El experimento funciona pero de forma deficiente. (0.15) La exposición demostró dominio del tema, con orden y explicado con claridad (0.20) El experimento funciona aunque no se aplica al entorno (0.20)
