El osciloscopio es un instrumento electrónico, digi-tal o analógico, que permite visualizar y efectuar medidas sobre señales eléctricas utilizado en todo tipo de campos, desde la medicina a la electrónica. Para esto cuenta con una pantalla con un sistema de coordenadas que, entre otras cosas, permite representar la amplitud de la señal de entrada en función del tiempo. Normalmente posee dos canales de entrada que permiten comparar distintas señales y seleccionar diferentes rangos de medida.
FUNCIONAMIENTO:
Aunque ahora es más común la utilización del osciloscopio digital, nosotros explicaremos el funcionamiento del osciloscopio analógico.
El osciloscopio posee una pantalla de tubo de rayos catódicos similar a la de un televisor. Este consiste en una ampolla de vidrio en la que se ha efectuado vacío, en ella los electrones emitidos térmicamente por un filamento son acelerados longitudinalmente por un campo constante. Los electrones, recorren así todo el tubo y terminan por impactar en una lámina de fósforo. Los átomos de fósforo son excitados por el impacto de los electrones y al volver a su estado normal emiten energía en forma de radiación electromagnética.
Al variar la temperatura de la lámpara podemos emitir más o menos electrones con lo que el punto se vuelve más o menos brillante. Si logramos mover el punto suficientemente rápido por la pantalla el ojo detectará un trazo continuo.
Existen dos formas típicas para modificar la trayectoria de una partícula cargada, los campos eléctricos y, si la partícula está en movimiento, los campos magnéticos. El osciloscopio utiliza campos eléctricos entre placas que permiten una desviación más rápida.
Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación, tiene lugar una desviación del haz de electrones debido al campo eléctrico creado por la tensión aplicada. De este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviación horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de señal en las placas de desviación vertical, dibuje una línea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado parcial o una desviación del rayo.
CONCLUSION:
El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos.En la mayoría de osciloscopios, la desviación electrónica se consigue mediante campos eléctricos.
jueves, 13 de marzo de 2008
Los hornos microondas
Hoy vamos a hablar de los hornos microondas y antes de hablar de ellos voy a explicar brevemente lo que son las microondas:
Las microondas son ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre 1 metro y 1 milímetro y un rango de frecuencia de 300 MHZ a 300GHZ.Una onda electromagnética es una perturbación del campo eléctrico y magnético que se propaga en cierta dirección a lo largo del tiempo .la mayoria de ondas que conocemos son ondas electromagneticas: ondas de radio, infrarrojos, microondas, rayos x, luz visible.todas estas sufren una variacion del campo electrico y magnetico, la diferencia entre ellas fundamental esta en la longitud de onda
2.Como calientan la comida:
Las microondas son ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre 1 metro y 1 milímetro y un rango de frecuencia de 300 MHZ a 300GHZ.Una onda electromagnética es una perturbación del campo eléctrico y magnético que se propaga en cierta dirección a lo largo del tiempo .la mayoria de ondas que conocemos son ondas electromagneticas: ondas de radio, infrarrojos, microondas, rayos x, luz visible.todas estas sufren una variacion del campo electrico y magnetico, la diferencia entre ellas fundamental esta en la longitud de onda
En el dibujo se ve que la longitud de onda(distancia que separa a dos puntos que se encuentren en el mismo estado de vibración) oscila entre 1m y 1mm. Las microondas se utilizan hoy en dia para muchas cosas a parte de para calentar comida(wifi,bluetooth,tv,telefonia movil,radares, telescopios gps) las utilizamos para tantas cosas debido a que son unas ondas faciles d producir y tienen mayor energia que las ondas de radio ,viajan mas distancia sin perder energia)
Para mas informacion sobre las microondas podemos ver:http://es.wikipedia.org/wiki/Microondas
Para mas informacion sobre las microondas podemos ver:http://es.wikipedia.org/wiki/Microondas
- Funcionamiento del horno microondas
Este horno consiste en un transformador que pasa energia a un magneton ( pequeña cavidad metálica con un filamento caliente que emite electrones, un alto voltaje que los acelera y un poderoso imán que los hace girar por lo que genera una microonda emitida a 2,4GHZ) ,una guía de ondas y una cámara de cocción. La jaula de cocion es conocida como jaula de faraday y evita que las ondas se escapen al entorno . La puerta del horno generalmente es de vidrio pero tiene una red conductora para mantener el escudo. Los agujeros de la red de la puerta son muy grandes pero aun asi son mas pequeños que los 12 centimetros de longitud de onda de las microondas. De manera que la mayoria de radiacion microondas no puede escapar pero la luz visible si puede escapar y penetrar en ella (la longitud de onda es mucho menor).
podemos saber mas sobre el magneton en:
Los alimentos normalmente contienen moleculas de agua, y tienen la caracteristica de dipolo electrico, es decir poseen un extremo de carga positiva y otro de carga negativa.
El campo electromagnetico generado en un horno mueve microondas mueve las moleculas de agua en una direccion, pero nada mas moverse las moleculas en una direccion.el campo magnetico cambia de direccion (unas 2500millones de veces por segundo) con lo que las moleculas de agua rotan. Lo que produce calor por agitacion molecular.
Podemos ver mas informacion en
ahora en comentarios vamos a hablar sobre las cosas que ocurren con los microondas y me gustaria que cada uno dijera lo que opinase o sepa, cosas como:
Algo que no tenga moleculas de agua como un plato (solo) no se calienta.
Si se mete algo con agua sellado (como un huevo) explotara al convertirse lo de dentro en vapor.
viernes, 7 de marzo de 2008
Transformadores ideales
Un transformador es un dispositivo de corriente alterna que transforma voltajes, corrientes e impedancias. Normalmente consiste en dos o más bobinas acopladas magnéticamente a través de un núcleo ferromagnético común, como se ilustra en la figura:
Para la trayectoria cerrada en el circuito magnético trazado por el flujo magnético tenemos:
donde N1, N2 e I1, I2 son el número de vueltas y la corriente en los circuitos primario y secundario, respectivamente. El lado izquierdo de la ecuación anterior es la integral de línea cerrada del vector intensidad de campo magnético H alrededor del núcleo del transformador, consecuencia de la ley circuital de Ampère. Esto representa la fuerza magnetomotriz neta. De acuerdo con la ley de Lenz, la fuerza magnetomotriz inducida en el circuito secundario, N2i2, se opone al flujo magnético creado por la fuerza magnetomotriz en el circuito primario, N1I1.
La razón de las corrientes en los devanados primario y secundario de un transformador ideal es igual a la inversa de la razón de transformación. La ley de Faraday nos dice que:
donde los signos apropiados de V1 y V2 se han tenido en cuenta por las polaridades indicadas en la figura. A partir de las ecuaciones anteriores tenemos que la relación de voltajes entre el devanado primario y secundario para un transformador ideal es igual a la razón de transformación.
Cuando el devanado secundario termina en una resistencia de carga, la carga efectiva vista por la fuente conectada al devanado primario es:
Cuando un flujo magnético variable con el tiempo fluye por el núcleo ferromagnético, se produce una fuerza electromotriz inducida de acuerdo con la ley de Faraday. Esta fuerza electromotriz inducida producirá corrientes locales en el núcleo conductor, normales al flujo magnético. Estas corrientes se denominan corrientes parásitas, y producen pérdida óhmica de potencia y generan calor local. Éste es el principio del calentamiento por inducción.Para reducir las pérdidas por corrientes parásitas en aplicaciones de baja frecuencia-alta potencia es usar núcleos laminados, cada uno aislado de sus vecinos mediante una capa delgada de barniz u óxido. El recubrimiento aislante debe ser paralelo a la dirección del flujo magnético, para que las corrientes parásitas normales al flujo estén restringidas a las láminas.
Bibliografía:
Cheng, David K.. Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería.
Acelerador de partículas. El ciclotrón.
1. Introducción
El ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas ideado en 1931 por Ernest O. Lawrence y M. Stanley Livingstone, en la Universidad de Berkley (California). El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos, Lawrence y Livingstone idearon el ciclotrón que evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.
2. Tipos de ciclotrón
2.1 Ciclotrón clásico: acelerador de partículas en el que se inyecta un chorro de partículas en el seno de un campo magnético que las acelera en una trayectoria circular. A medida que las partículas ganan energía, el campo las obliga a recorrer una espiral creciente, saliendo al final proyectadas en línea recta del acelerador.
2.2. Sincrotrón: el principio de funcionamiento es idéntico al del ciclotrón, ya que las partículas se aceleran en una trayectoria circular. Sin embargo, para sincronizar con precisión la intensidad del campo que proporciona energía a las partículas con la ganancia de masa de éstas debida a los efectos relativistas, se utiliza un campo eléctrico oscilante. Dicho campo permite dar a las partículas la energía necesaria en cada momento.
2.3. Sincrociclotrones: hoy en día todos los ciclotrones son en realidad sincrociclotrones, ya que el campo acelerador de las partículas es un campo oscilante similar al usado en un sincrotrón, lo que permite sincronizar con mayor eficacia la ganancia de masa/energía.
2.4. Microtrones: son los ciclotrones más pequeños y su función es la aceleración de resonancia de los electrones en el campo eléctrico de frecuencia de microonda. En los imanes de los microtrones se utiliza, generalmente, una inducción del campo magnético pequeña (diez veces menor, aproximadamente, que en los ciclotrones).
2.5. Ciclotrones isócronos: cuanto mayor es la intensidad del campo magnético, más revoluciones hace la partícula cargada en una unidad de tiempo. El aumento de la masa de la partícula y, por consiguiente su energía, podrían compensarse, y la energía de las partículas obtenidas en el ciclotrón crecerá. Los ciclotrones isócronos permiten elevar la energía de las partículas obtenidas en los aceleradores de ese tipo hasta 700-800 MeV. El aumento ulterior de la energía se complica debido a que, por causas tecnológicas, es difícil cumplir exactamente todas las exigencias en cuanto a la configuración del campo magnético de los ciclotrones de energías tan altas.
3. Funcionamiento de una partícula en un ciclotrón.
Inicialmente la partícula cargada q entra en D2 con velocidad v1 debido a la aceleración que le produce al campo eléctrico existente entre D1 y D2. Bajo la acción del campo magnético, describe una circunferencia de radio r1 = (m*v1)/(q*B) y velocidad angular w = (B*q)/m.
Cuando q sale de D2 se ha invertido al campo eléctrico siendo la partícula acelerada entre D1 y D2, por lo cual entra en D1 con una velocidad v2 > v1 describiendo una circunferencia de radio
r2 = (mv2)/(q*B).
Siendo R el radio de D1 y D2, la velocidad máxima con que sale la partícula es Vmax=(R*B*q)/m. Su energía cinética final será Ec=(1/2)*m*(Vmax)^2.
El ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas ideado en 1931 por Ernest O. Lawrence y M. Stanley Livingstone, en la Universidad de Berkley (California). El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos, Lawrence y Livingstone idearon el ciclotrón que evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.
2. Tipos de ciclotrón
2.1 Ciclotrón clásico: acelerador de partículas en el que se inyecta un chorro de partículas en el seno de un campo magnético que las acelera en una trayectoria circular. A medida que las partículas ganan energía, el campo las obliga a recorrer una espiral creciente, saliendo al final proyectadas en línea recta del acelerador.
2.2. Sincrotrón: el principio de funcionamiento es idéntico al del ciclotrón, ya que las partículas se aceleran en una trayectoria circular. Sin embargo, para sincronizar con precisión la intensidad del campo que proporciona energía a las partículas con la ganancia de masa de éstas debida a los efectos relativistas, se utiliza un campo eléctrico oscilante. Dicho campo permite dar a las partículas la energía necesaria en cada momento.
2.3. Sincrociclotrones: hoy en día todos los ciclotrones son en realidad sincrociclotrones, ya que el campo acelerador de las partículas es un campo oscilante similar al usado en un sincrotrón, lo que permite sincronizar con mayor eficacia la ganancia de masa/energía.
2.4. Microtrones: son los ciclotrones más pequeños y su función es la aceleración de resonancia de los electrones en el campo eléctrico de frecuencia de microonda. En los imanes de los microtrones se utiliza, generalmente, una inducción del campo magnético pequeña (diez veces menor, aproximadamente, que en los ciclotrones).
2.5. Ciclotrones isócronos: cuanto mayor es la intensidad del campo magnético, más revoluciones hace la partícula cargada en una unidad de tiempo. El aumento de la masa de la partícula y, por consiguiente su energía, podrían compensarse, y la energía de las partículas obtenidas en el ciclotrón crecerá. Los ciclotrones isócronos permiten elevar la energía de las partículas obtenidas en los aceleradores de ese tipo hasta 700-800 MeV. El aumento ulterior de la energía se complica debido a que, por causas tecnológicas, es difícil cumplir exactamente todas las exigencias en cuanto a la configuración del campo magnético de los ciclotrones de energías tan altas.
3. Funcionamiento de una partícula en un ciclotrón.
Inicialmente la partícula cargada q entra en D2 con velocidad v1 debido a la aceleración que le produce al campo eléctrico existente entre D1 y D2. Bajo la acción del campo magnético, describe una circunferencia de radio r1 = (m*v1)/(q*B) y velocidad angular w = (B*q)/m.
Cuando q sale de D2 se ha invertido al campo eléctrico siendo la partícula acelerada entre D1 y D2, por lo cual entra en D1 con una velocidad v2 > v1 describiendo una circunferencia de radio
r2 = (mv2)/(q*B).
Siendo R el radio de D1 y D2, la velocidad máxima con que sale la partícula es Vmax=(R*B*q)/m. Su energía cinética final será Ec=(1/2)*m*(Vmax)^2.
martes, 4 de marzo de 2008
Trenes de levitación Maglev
Los trenes Maglev se fundamentan en la energía electromagnética a partir del principio de atracción - repulsión entre dos campos magnéticos. Por un lado, la repulsión magnética permite elevar unos centímetros del suelo al tren, que va dotado con unos potentes electroimanes, que son a su vez repelidos por otros que se encuentran a lo largo de la vía. 
Este fenómeno se explica a través del “efecto meissner” que explica la posibilidad de producir fuerzas magnéticas debido a la tendencia a expulsar un campo magnético externo que intenta penetrar en el interior de un superconductor. Esto quiere decir que si acercamos un imán a un superconductor, el superconductor genera una corriente en su interior que produce un campo magnético opuesto al producido por el imán, de forma tal que en el interior del superconductor el campo magnético total sea nulo. Si el campo magnético generado por el superconductor es suficientemente intenso, el imán podrá levitar.
Ventajas: su principal ventaja frente a un tren convencional es que su única resistencia es el aire.
- Velocidad muy alta, pudiendo alcanzar hasta los 650 Km/h. El motor se encuentra en la vía y no en el tren, haciendo que éste sea más ligero y permitiéndole alcanzar altas velocidades dependiendo del diseño.
- Muy seguro, ya que al poseer guías laterales el descarrilamiento es muy poco probable.
- Consumo de energía razonable.
- Sonoridad o nivel de ruido bajo.
- Contaminacion baja puesto que no funcionan con motores de combustión.
Inconvenientes:
- Altísimo coste de la infraestructura necesaria para la vía y el sistema eléctrico.
- No hay compatibilidad con las vías actuales de trenes.
- Poco recomendado para el transporte de carga pesada ya que el tren debe levitar.
En un estudio realizado por el Discovery Channel se ha demostrado la posibilidad de construir un túnel suspendido por encima del Océano Atlántico que recorra la distancia existente entre Nueva York y Londres en 54 minutos. Para ello, este túnel que tendría más de 5000 km y que se encontraría flotando por si mismo en el océano, tendría que albergar en su interior a un tren Maglev que viajase a una velocidad de 8050 km/h.
http://dsc.discovery.com/convergence/engineering/transatlantictunnel/interactive/interactive.html
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