Desarrollo de experimentos para la visualización de fenómenos básicos en magnetismo

Memo ia de Ejecución del P oyec o AYUDAS DE LA UNIVERSIDAD DE SALAMANCA A PROYECTOS DE INNOVACIÓN Y MEJORA DOCENTE CURSO 2014/2015 Tí ulo del p oyec o: Desa ollo de expe imen os pa a la isualización de enómenos básicos en magne ismo Código del p oyec o: ID2014/0036 Coo dinado del p oyec o: Víc o Ja ie Raposo Funcia Facul ad de Ciencias UNIVERSIDAD DE SALAMANCA ÍNDICE I.- Relación de los miemb os de la Uni e sidad de Salamanca pa icipan es en el p oyec o ……………………………………………........................................................... 1 II.- In oducción …………………………………………….............................................. 1 III.- Cumplimien o de obje i os ........................................................................................ 3 IV.- Memo ia económica .................................................................................................... 4 V.-Anexos: Anexo I.- Ejemplo de p esen ación de una clase magis al……………………. 5 Anexo II.- Ejemplo de p oblemas plan eados al alumno pa a ealiza en los semina ios de la asigna u a ……………………………………………………... 7 Anexo III.- Ejemplo de a eas indi iduales pa a el alumno y que en ega á al p o eso pa a su e isión ………………………………………………………... 8 Anexo IV.- Ejemplo de p esen ación eó ica in oduc o ia a las p ác icas de labo a o io y del aula de in o má ica...………………….………………….…... 9 Anexo V.- Fo og a ías de expe iencias de labo a o io…..……………….……. 11 Anexo VI.- Ejemplo de guion de p ác ica de una expe iencia………………... 12 Anexo VII.- Asigna u a en la pla a o ma S udium………………………….… 15 1 I. Relación de los miemb os de la Uni e sidad de Salamanca pa icipan es en el p oyec o José Ignacio Iñiguez de la To e Víc o Ja ie Raposo Funcia Ana Ga cía Flo es Ma celino Zazo Rod íguez II. In oducción El p esen e documen o p esen a la Memo ia de Ejecución del P oyec o i ulado “Desa ollo de expe imen os pa a la isualización de enómenos básicos en magne ismo”, concedido po la Uni e sidad de Salamanca en el con ex o del “P og ama de mejo a de la calidad” en la con oca o ia de Ayudas a P oyec os de Inno ación y Mejo a Docen e del cu so 2014/2015. Uno de los obje i os de los nue os planes de es udio consis e en la mayo pa icipación de los alumnos en las ac i idades académicas, median e la discusión de los concep os p esen ados en las clases de eo ía. Pa a ello es con enien e en las i ulaciones con ma cado ca ác e expe imen al mos a a los es udian es expe imen os sencillos que pe mi an isualiza las leyes que se les an p esen ando, de modo que se ab a la discusión y deba e de los esul ados encon ados. El obje i o p incipal de es e p oyec o ha sido el desa ollo de una se ie de expe imen os que pe mi an isualiza algunas de las leyes básicas de magne ismo. Ello no es siemp e sencillo pues en ocasiones las ue zas in oluc adas en la mayo ía de las ocasiones son muy pequeñas, lo que equie e del uso de apa a os muy sensibles que no a o ecen la isualización di ec a de los mismo. Pa a e i a lo se ha diseñado un disposi i o expe imen al capaz de p oduci co ien e muy ele adas pa a pode e de mane a di ec a las ue zas de a acción/ epulsión en e co ien es y enómenos de le i ación magné ica. Se a a de expe iencias que esul an muy a ac i as, y que no se suelen isualiza dada la escasa magni ud de las mismas. Pa a la ealización del p oyec o se ha ealizado una p ime a e apa de ca ác e pu amen e ins umen al, con el desa ollo de un sis ema de aplicación de al as co ien es median e la desca ga de condensado es de muy al a capacidad y baja impedancia de salida con olados median e ansis o es MOSFET de al a 2 co ien e. Se ha buscado la e sa ilidad del sis ema pa a ope a an o en co ien e con inua como en co ien e al e na. Con es e gene ado se han desa ollado dos ipos de expe iencias: - Visualización de ue zas de a acción/ epulsión en e co ien es pa alelas/an ipa alelas Visualización de la le i ación magné ica sin el uso de supe conduc o es. Pa a la elabo ación de es os p oyec os se ha con ado con los ecu sos ya disponibles en el Á ea de Elec omagne ismo, así como de la inanciación del p esen e p oyec o que ha pe mi ido comple a alguno de los sis emas expe imen ales que o ma án pa e de la o e a p ác icas ac ual. 3 III. Cumplimien o de obje i os El obje i o undamen al del p esen e p oyec o e a diseña un sis ema expe imen al y dos conjun os de expe iencias y ealiza la adecuada plani icación de las mismas pa a que puedan se lle adas mos adas a los alumnos en las asigna u as de labo a o io impa idas po el á ea de elec omagne ismo o en jo nadas de di usión de la i ulación de G ado en Física. A lo la go del p oyec o se desa ollado la ins umen ación, desa ollos eó icos y plani icación de las dos de expe iencias, cen ándonos en ealiza expe iencias que esul en a ac i as isualmen e a la ez que pe mi an ab i la discusión ace ca de la explicación de los enómenos obse ados.  Visualización de ue zas de in e acción en e co ien es  Es udio de la le i ación magné ica median e co ien es inducidas En el anexo I se mues an b e emen e los esul ados, mon ajes y plani icación de cada una de ellas. 4 IV.- Memo ia económica En el p oyec o de inno ación y mejo a de docen e p esen ado se solici aban 300 € pa a las comp a de un una uen e de con inua pa a la ca ga de los condensado es y di e so ma e ial ungible pa a el diseño de la elec ónica de con ol. Pues o que se disponía de más iempo pa a el desa ollo expe imen al a inales del 2014 se adelan ó la comp a del ma e ial an es de dispone de la esolución el p esen e p oyec o, usando pa a ello el dine o del p esupues o del depa amen o, y se ha empleado los 225 € de inanciación del mismo a la comp a de algunos elemen os pa a comple a una p ác icas de isualización de adiación elec omagné ica no incluida en la memo ia o iginal, pe o que compa e los obje i os del p esen e p oyec o. 5 Anexo I: Resumen de las expe iencias 1.- Visualización de ue zas de in e acción en e co ien es 1.1. Obje i o Se a a de isualiza la ue za de in e acción en e dos co ien es. Pa a ello se u iliza án co ien es muy ele adas de modo que la p opia ue za de in e acción sea capaz de mo e los cables po los que ci cula la co ien e. 1.2 Fundamen o eó ico La ley de acciones elec odinámicas de Ampè e nos dice que en e dos co ien es apa ece una ue za de in e acción dada po :    12 312 21 0 24R Rldld IIF      Dado el bajo alo de 0 se hace imp escindible el uso de ele adas co ien e pa a ene una ue za de in e acción ap eciable. El análisis del doble p oduc o ec o ial de es a exp esión nos conduce a ue zas a ac i as/ epulsi as según las di ecciones de cada uno de los ci cui os. Se debe á discu i como coloca los cables pa a pode consegui con un solo ci cui o ue za epulsi a y ue za a ac i a, pa a e i ica lo expe imen almen e bajo la supe isión del p o eso . 1.3 Sis ema de medida desa ollado 6 2.- Es udio de la le i ación magné ica median e co ien es inducidas 2.1 Obje i o Se a a de isualiza la le i ación magné ica de una bobina median e co ien es inducidas en una supe icie conduc o a y en ende los enómenos que gobie nan es e compo amien o. 2.2 Fundamen o eó ico La le i ación po co ien es inducidas se basa en la apa ición de una co ien e muy ele ada en un ma e ial conduc o some ido a la p esencia de un campo magné ico al e no como el p oducido po la bobina. Es de undamen al impo ancia pa a es e es udio el de allado análisis de la ase en e la co ien e del p ima io y la inducida, que depende en g an mane a de la ecuencia de ope ación. Pa a un sis ema sencillo la ue za de epulsión iene dada po la exp esión:   z uF 222 4 22 2242 0 4 3 LRz Lmz ms m     De modo que se a a á de isualiza la dependencia de la al u a a la que le i a la espi a en unción de la ecuencia 2.3 Bobina le i ando sob e una plancha conduc o a