CARRO IMPULSADO POR LEVITACIONMAGNETICA.

Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas

PRACTICA INTEGRAL*

Wilmar Francisco Ramos**

Marzo, 2009

Indice

1. Introduccion. 2

2. Objetivos. 2

3. Marco Teorico. 2

4. Materiales. 3

5. Contruccion. 45.1. Carro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45.2. Rieles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.3. Electroimanes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

6. Montaje. 9

7. Funcionamiento. 11

8. Evaluacion 12

9. Referencias. 12

*Asignatura del P.C. Licenciatura en Fısica.**Estudiante de Licenciatura en Fısica. E-mail: wframosc@correo.udistrital.edu.co

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1 Introduccion.

Una aplicacion de la teorıa electromagnetica se ha dado en el movimiento mecanico devehıculos terrestres o el llamado MAGLEV1. Este tipo de aplicaciones ha revolucionado laforma en que vivimos y el pensamiento del hombre, pensar en viajar por tierra a velocidadesalredodor de los 510 km/h, despreciando el rozamiento y evitando el uso de combustibletoxico, fue impensable hasta para los mismos creadores de la teorıa, ahora es una realidadfactible.La siguiente es una guıa de construccion y montaje de un carro cuyo movimiento se debea la fuerza de repulsion magnetica (Levitacion Magnetica), no se expondra la explicaciondel fenomeno ni el funcionamiento del vehıculo2, nos limitaremos a la parte tecnica y deprecision en la construccion, la cual ya se ha realizado con anterioridad por parte del autor3,con la intension de evidenciar el fenomeno y el funcionamiento a escala reducida.

Carro impulsado por levitacion magnetica.

2 Objetivos.

1. Generar interes en las aplicaciones de las teorıas fısicas, particularmente en la teorıaelectromagnetica, motivando la construccion del proyecto y busqueda de informacionpor parte del interesado(a).

2. Elaborar la maqueta del proyecto siguiendo pasos y pautas establecidas, estando enla capacidad de innovar de acuerdo al interes o a las necesidades presentes.

3 Marco Teorico.

Las siguientes son las palabras claves a investigar como parte mınima de la informacionnecesaria para el montaje, defina las diferencias entre cada una:

1. Iman.

2. Electroiman.

3. Fuente de voltaje.

4. Regulador de corriente.

1Magnetic Levitation por sus siglas en ingles.2El cual se hara en una sesion de clase o por parte del interesado(a)3Ver video de presentacion en http://www.phisicoizz.es.vg/practica.html

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5. Corriente Alterna (AC).

6. Corriente Directa (DC).

7. Polaridad Electrica.

8. Polaridad Magnetica.

9. Materiales Aislantes Magneticos.

4 Materiales.

Materiales Basicos.

1. Imanes4. Cantidad:62. Dimensiones:14mm*24mm*4mm.

2. Pegante Industrial:”SinteSolda”5. Contenido:14g.

3. Bisturı.

4. Carton prensado. Gruesor:2.5mm. Cantidad aprox.:50cm*50cm.

5. Regla, Escuadra o cinta metrica.

6. Pegante Escolar.

7. Papel Contact. Cantidad aprox.:50cm*50cm.

8. Cinta de Enmascarar.

9. Cinta Transparente.

10. Carton Paja. Cantidad aprox.:50cm*25cm.

11. Vinilo o Tempera. Color: Deseado.

4Lugar opcional de compra:”FERROIMANES”, Cll 13 No. 21- 96 local 8, Tel:27760465Adhesivo epoxico de dos componentes:Resina y Endurecedor.

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12. Alambre Dulce de Cobre. Cantidad aprox.:4m.

13. Tornillo metalico. Cantidad:2. Dimensiones aprox.:1/2 pulgada. Longitud aprox:10cm.

14. Cinta Aistante: Color Negro y Rojo.

15. Regulador de voltaje variable. Cantidad:2. Rango aprox.:0V-10V. Corriente:DC.

16. Conectores del Regulador de voltaje. Cantidad:4. Tipo:Banana-Caiman.

5 Contruccion.

5.1 Carro.

Fig. 1.Dimensiones basicas del carro.

1. Corte el carton paja teniendo en cuenta las dimensiones del carro (Figura 1).

2. Una los plieges con el pegante escolar y despues de seco aplique la capa de pinturacon el vinilo.

3. Aplique vinilo solamente a las superficies de los imanes con IGUAL polaridad6.

6Es decir, todos los 62 imanes se repelen en las caras que estan pintadas

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Ima 1.Carro terminado.(1)Cascaron del carro. (2)Imanes.

4. Use el pegante industrial para pegar los 8 imanes a las caras del carro7. Aplique elpegante unicamente en las caras de los imanes que NO estan pintadas (Imagen 1).

5.2 Rieles.

1. Corte el carton prensado para tres rieles. El Cental de dimensiones: 20cm*50cm. Losdos laterales de dimensiones: 3cm*50cm.

Ima 2. Riel Cental.(1)Carton prensado. (2)Papel Contact.

2. Aplique el papel contact a cada uno de los rieles con las mismas dimensiones (Imagen2).

72 imanes en la cara lateral derecha, lateral izquierda e inferior; 1 iman en la cara frontal y posteror.

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Ima 3. Carro y rieles. (1)Cavidad interna del carro para ajustar el peso del mismo.(2)Riel central. (3)Riel lateral izq. (4)Riel lateral der.

3. Use el pegante industrial para pegar 17 imanes siguiendo una lınea recta en la mitaddel riel central y 17 imanes en cada uno de los dos rieles laterales, alıneados hacia laparte superior de cada riel8(Imagen 4).

Ima 4. Rieles Central y Lateral.(1)Riel central. (2)Imanes. (3)Riel lateral.(4)Pegante Industrial.

4. Realice demarcaciones en cada riel convenientes para ud., con la cinta de enmascarar.

5. Corte seis hileras de carton prensado9 de dimensiones:0.5cm*50cm, las cuales actuarancomo aislantes magneticos para cada riel.

6. Use el pegante industrial para fijar los aislantes magneticos en los costados de cadaguıa de imanes en los tres rieles, de tal forma, que las caras laterales de los imanesno presenten atraccion ni repulsion magnetica con ningun otro iman (Imagen 5).

8Aplique el pegante unicamente en las caras de los imanes que NO estan pintadas.9o algun otro material aislante magnetico.

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Ima 5. Rieles terminados.(1)Riel lateral izq. (2)Riel central. (3)Riel lateral der.(4)Soportes de los rieles laterales. (5)Aislantes magneticos.

7. Construya los soportes de los rieles laterales, de tal forma que, cada riel se mantengavertical.

Ima 6. Carro y Rieles. (1)Riel lateral izq. (2)Riel central. (3)Riel lateral der.(4)Guıas de imanes. (5)Carro terminado.

5.3 Electroimanes.

1. El nucleo metalico del electroiman sera el tornillo10, sobre el cual se realizara undoble embobinado con el alambre de cobre, que garantice una mayor potencia delelectroiman.

10o puntilla gruesa.

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Ima 7. Embobinado. (1)Alambre de cobre. (2)Nucleo del electroiman. (3)Polopositivo. (4)Polo negativo.

2. Enrrolle el alambre de cobre a lo largo del tornillo, de tal forma que no exista sep-aracion entre espira y espira (Imagen 7), y ajuste las espiras al tornillo con la cintatransparente. No olvide contar el numero de espiras enrrolladas para asignar datos ala Tabla 1.

Tabla 1. Numero de espiras por electroiman.

3. Realize el paso anterior sin el uso de la cinta transparente,ahora sobre el embobinadodel mismo tornillo, teniendo en cuenta dejar en los extremos del embobinado, cablessueltos para realizar las conecciones posteriores.

4. Demarque cada cable suelto del embobinado, uno con la cinta aislante roja y el otrocon la cinta aislante negra11.

5. Realice los pasos anteriores para el otro tornillo, dando como resultado dos bobinas(Imagen 8).

11Los cuales seran nuestro polo positivo y negativo, respectivamente.

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Ima 8. Electroimanes. (1)Embobinado. (2)Nucleo electroiman. (3)Polo negativo.(4)Polo positivo.

6 Montaje.

Ya hemos construido las partes de la maqueta, como lo son el carro, las guıas o rielespor donde transitara y los electroimanes como impulsores magneticos (Imagen 9).

Ima 9. Partes terminadas de la maqueta. (1)Riel lateral izq. (2)Riel central. (3)Riel lateralder. (4)Electroimanes. (5)Carro. (6)Soportes de los rieles.

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Ima 10. Partes de la maqueta. (1)(2)(3)Rieles. (4)Electroimanes. (5)Carro. (6)Soportes delos rieles. (7)Aislantes magneticos.

Ahora ajustaremos las partes como lo muestran las Imagenes 11 y 12.

Ima 11. Montaje del proyecto. (1)Riel. (2)Carro. (3)Electroimanes. (4)Regulador devoltaje. (5)Conectores: Regulador-Electroimanes. (6)Conector: Regulador-Fuente

electrica. (7)Fuente electrica. (8)Base de la maqueta. (9)Decoracion de la maqueta.

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Ima 12. Vista Lateral. (1)Lugar entre los rieles donde se moviliza el carro. (2)Electroiman.(3)Conectores. (4)Regulador de voltaje. (5)Soporte de la maqueta. (6)Decoracion de la

maqueta.

7 Funcionamiento.

Como hemos descrito al comienzo, la idea de este proyecto es evidenciar el fenomeno yel funcionamiento, lo cual lo demuestra la Imagen 13, donde se observa el carro levitandoentre los rieles a una altura aprox. de 5mm. Cuando activamos los electroimanes en losestremos de los rieles, se produce un movimeinto oscilatorio del carro alrededor de la guiade imanes.

Ima 13. Funcionamiento. (1)Carro. (2)Riel central. (3)Riel lateral der. (4)Electroiman.(5)Conectores. (6)Soporte de la maqueta. (7)Decoracion de la maqueta. (8)Distancia de

levitacion.

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8 Evaluacion

El proyecto manejara el 60 % de la totalidad del porcentaje de los laboratorios, delcual, se evaluara el 30 % en la construccion y montaje del mismo. El 30 % restante seevaluara sobre la explicacion fısica del fenomeno y/o relaciones obtenidas en la aplicacion.

9 Referencias.

1. RAMOS W.F., Practica Integral 2009-1., http://www.physicoizz.es.vg

2. SERWAY, Raymond A., Fısica, McGraw Hill., Cuarta Edicion., Tomo I y II., 1998.

3. HALLYDAY-RESNIK., Fısica., Parte II., CECSA.

4. HEWITT, P., Fısica Conceptual., McGraw Hill., 1995.

5. PURCELL. M. Edward., Electricidad y Magnetismo., Vol.2., Berkeley Physics Course.,Editorial Reverte., 1980.

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