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EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones- G12NL39SANTIAGO Universidad Nacional de Colombia Depto. de Física Mayo 2011
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Aplicaciones 1.Dibuje un esquema que ilustre el principio de funcionamiento de un espectrómetro de masas y explicite dónde están las leyes de Maxwell
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El espectrómetro de masas consiste inicialmente en la ionización de las muestras por bombardeo de electrones, la segunda etapa consiste en la aceleración de los iones por un campo magnético. Seguido de esto se dispersan los iones según la relación carga/masa. Por ultimo se detectan los iones por medio de la energía emitida. El espectrómetro de masas obedece las siguientes leyes de Maxwell: Ley de Coulomb: Al aplicar un campo eléctrico para acelerar los electrones, del cañón de electrones, y así lleguen al campo magnético con una velocidad definida. Ley de Gauss: el flujo de campo magnético presente en el dispositivo siempre es cero. Ley de Ampere: El campo magnético en el espectrómetro de masas se obtiene al circular una corriente así. Ley de Ohm: Debido a que circula una corriente en el mecanismo para producir el campo magnético, se debe cumplir la ley de ohm por la cual se aplica un potencial eléctrico a un conductor y así se genera una corriente.
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Aplicaciones 2.Dibuje un esquema que ilustre el principio de funcionamiento de un magnetrón (el corazón de un horno de microondas) de masas y explicite dónde están las leyes de Maxwell
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El magnetrón es un dispositivo que transforma la energía eléctrica y electromagnética en forma de microonda y consiste en un filamento de titanio que se conecta a una fuente DC y así emite electrones que son transmitidos a un ánodo cilíndrico por atracción. En sus extremos hay dos potentes electroimanes que hace que los electrones viajen en forma circular o de remolino hacia el ánodo, por efecto del campo magnético de los electroimanes. Esta interacción entre electrones y campo magnético causa un campo electromagnético que produce una frecuencia determinada causante de las ondas electromagnéticas. Se pueden ver las siguientes leyes de Maxwell: Ley de Ohm: Cuando la corriente eléctrica en el cable debe provenir de un potencial, así el cable también tendrá una resistencia Fuerza de Lorentz: cuando los electrones llegan al final de su recorrido en las aspas estos se desvían para formar un recorrido en U debido al imán detrás de las aspas. Ley de Gauss: el flujo de campo magnético presente en el dispositivo empre es cero (campo magnético B).
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Diseño 3. Basado en la Leyes del electromagnetismo y resto de información que Usted ha aprendido en este curso de física diseñe un dispositivo, aparato, sistema, etc. El dispositivo que surge de mi imaginación utiliza la ley de inducción de Faraday y varios electroimanes y anillos de acero. Así, al activar los electroimanes se generará un campo magnético que hará rotar a los anillos con velocidad considerable. Se puede aprovechar esta velocidad de rotación para ayudar a transmitir movimiento de manera masiva. En resumidas palabras, realizar una banda transportadora basada en las leyes del electromagnetismo y qu tendrá una vida útil considerablemente mayor.
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