Detector de cargas eléctricas

El electroscopio
Es un dispositivo electromecánico conformado por una delgada y livianas lámina de aluminio (u otro metal) que se encuentra junto a otra mas gruesa, entre ellas existe una articulación o pivoteo en la parte superior a manera de bisagra, éstas láminas al recibir una carga eléctrica de alto voltaje de electricidad estática (electrostática),se separan o rechazan en función de la magnitud del voltaje (o cantidad de cargas recibidas)

Cabe aclarar que la energía en éste caso es del orden de los miles de voltios pero de un amperaje insignificante para causar daño a una persona, dicha electricidad se obtiene por el frotamiento o roce entre cuerpos generalmente aislantes como el plástico, madera seca, etc.

Cuando hay poca humedad en el aire, al frotar o rozar dos cuerpos plásticos , se producen en ellos el fenómeno conocido como cargas eléctricas y si acercamos uno de esos cuerpos a la varilla que sobresale del electroscopio, se aprecia que las láminas metálicas que están en su interior se separan.

 

El tapón del frasco es de madera que está embebida en parafina para optimizar los resultados de aislamiento eléctrico,
evitando así que se pierdan las cargas eléctricas fácilmente.

La varilla utilizada es un trozo de antena telescópica de un radio de FM.

El pajáro saltarin

El pájaro saltarín puede estar hecho en su totalidad de alambre galvanizado de dos calibres , el soporte vertical es alambre grueso, mientras que el resorte que sostiene el pájaro es delgado pero holgado en el punto de contacto para que pueda descender por el alambre dando saltos.

El soporte o poste donde está el pájaro o mico puede ser una barra cilíndrica de madera o un trozo de alambre galvanizado grueso.

La pieza sobre la cual va el pájaro puede ser un trozo de alambre en forma de resorte al cual le 

fijamos un cuerpo liviano con la forma de un animal , pudiendo también pegarle un papel con el dibujo del mismo.

La parte inferior del "pájaro saltarín puede ser un aro de alambre o una base de madera que  mantenga al alambre en posición vertical

  

Al principio del vídeo brevemente se aprecia el alambre saltarín,

después sigue el video con el pulsómetro

Garra sencilla

Garra Caza Pelotas de Ping Pong

Usted puede construir ésta interesante máquina para atrapar pequeños objetos con tan solo dirigirla y tirar de un alambre que abre las las tenazas con sus mordazas de foamy para retener objetos livianos con la fuerza  que ejerce una banda de caucho o goma.

 O también consultar el libro "tecnología Creativa"  371.42/ A 311t
Autor J. Aiken y G Mills  
Ejemplar 074453  Editorial  Ministerio de educación y Cultura.

Materiales
Una banda de caucho o goma
Un trozo de foamy de 3,5 x 1 cm aproximado
Un tornillo de cabeza grande de 0,5 cm de diámetro y 1,6 cm de largo
con dos tuercas (o un tornillo de encuadernación de aluminio)
Un pitillo o paja plástico
... Alambre galvanizado delgado
...Piola de algodón
...tabla de triplex de 0,4 cm de espesor
Herramientas
Unas tijeras metálicas de punta 
pegante silicona líquida
Un trozo u hoja de segueta

...

Posteriormente subiré la plantilla con las medidas que mejor resultado me dieron!.
Dificultades
* Inicialmente se usó cartón pero la humedad climática lo deformaba a pesar de que estaba con doble capa.
* Las tenazas cuando se juntan o se cierran no se encuentran pudiéndose corregir éste defecto ampliando el tamaño del cojín o mordaza.
* En ocasiones se desvía de forma caprichosa la posición de la garra, por lo que hay que pensar en una guía que la mantenga direccionada a un sitio.  

Efecto Generador Vs. Motor

La energía se aprecia en su "proceso de mudanza", cuando se transforma de un tipo en otro y el proceso tiene algo de reversibilidad (como en las ecuaciones químicas).

Efecto Generador :Cuando un conductor (una espira) está en movimiento al interior de un campo magnético, en ella se produce electricidad, igual cosa sucede si en lugar de moverse el conductor es el campo magnético, ahora el que estará variando en el tiempo es el magnetismo. Este principio físico está  presente en el funcionamiento de los generadores electrodinámicos ,transformadores, micrófonos dinámicos, parlantes, etc.

Sí en un conductor (una espira) rodeado de un campo magnético fluye corriente eléctrica, éste campo magnético producido por el conductor ínter-actúa con el campo inicial y produce un rechazo o atracción física entre las partes, (si adicionamos un conmutador o interruptor, el movimiento no será amortiguado sino continuo), produciendo energía mecánica o movimiento (con sus respectivo par motor y velocidad, factores que determinan la potencia mecánica). De esta forma reconocemos a los motores eléctricos,en su principio o "efecto motor"
A Hans Cristian Oersted se le atribuye el descubrimiento o interpretación del efecto motor por primera vez.  Y a Michael Faraday el efecto generador, y es cuando elaboró el primer transformador y generador eléctrico.

Luz activada con la oscuridad

Cuando viene la noche se encienden los leds debido al LDR (Resitor Dependiente de la Luz) que es una foto-resistencia que aumenta su valor resistivo cuando no recibe luz, en está situación, el gatillo del triac se hace mas positivo obligando a conducir el triac entre MT2  y MT1, permitiendole recibir 120 voltios a los 16 leds a través de un circuito "adecuador" de energía.

En el anterior diagrama pictórico-esquemático no aparece un capacitor (de 0,2µF a 250 voltios) en serie con una resistor (de 150 ohmios) que se coloca entre el punto MT2 y el punto marcado con 120 voltios ac. Estos dos elementos en cierta forma protegen eventualmente contra transitorios o picos de voltajes a los leds.

Un capacitor en paralelo con los leds (entre los terminales de alimentación + y - reducen las fluctuaciones de la luz debido a los ruidos eléctricos)

Debido a que el triac está sobre-dimensionado,(es decir tiene más capacidad de potencia de la necesaria) el circuito puede ser usado con un bombillo o también actuar como dimmer al colocarle un potenciómetro en  lugar de la LDR para poderle regular el paso de corriente a un cautín y así controlar su temperatura de trabajo.(el triac junto con lo que está representado esquemáticamente puede actuar como dimmer)

Corrección: C1 va en paralelo con R2 !

MATERIALES:
Semiconductores:
Un diac de 30 voltios (éste no tiene polaridad y marca alta resistencia en ambos sentidos cuando se prueba)
Un Triac de 400 voltios 4 amperios
16 leds de 5 mm, de luz blanca
Un puente rectificador (de graetz) redondo de 1 amperio
Una LDR mediana
Resistores:
Uno de 27K a 1/2 vatio(rojo, violeta, naranja)(R2)
Uno de 470K a 1/2 vatio (amarillo, violeta, amarillo)( o 1MOhmio)
Un reóstato de 5 k (R1)
Uno de 150 Ohmios (R3)
Capacitores:
Dos de 0,047 uF a 250 voltios (C1 y C2)
Uno de 0,3 uF a 250 voltios (C3)
Uno de 0,2 uF a 250 voltios (C4)
Uno de 0,1 uF a 100 voltios (C5)
Miscelánea
Una tapa de una caja de instalación eléctrica
...

Rampa

Es un plano inclinado a través del cual generalmente se hace descender un cuerpo por efecto de la gravedad, se busca en lo posible que el cuerpo se tarde el mayor tiempo posible para llegar al nivel más bajo, sorteando una serie de obstáculos y realizando una variedad de maniobras curiosas y divertidas pero controladas.
en ocasiones suele asociarse la rampa a un timer o temporizador por el efecto de retardo que causa en su proceso de caída controlada.He aquí un modelo de referencia de una rampa usando un tubo de PVC  o de cartón

De este modelo de rampa puedes ver detalles aquí!

Tipos de energía

1. Diagrama de clasificación de los tipos de energía

Un referente para clasificar los tipos de energía puede ser por las que tienen características comunes:

1. Radiación electromagnética:
a. Ondas de radiofrecuencia.

b. Rayos x

c. Rayos beta

d. Luz Visible

e. Rayos ultravioleta (UV)

f. Rayos infrarrojos (IR), Calor.

2.  Por acumulación o desplazamiento de electrones (electricidad)

a. Electrostática

b. La que procede de la inducción electromagnética

c. La  piezoelectricidad

d. Fotoeléctrica.

e. La que se origina en los termopares o termocuplas.

3. Procedente de rupturas o formación de enlaces atómicos:
a. Electroquímica ( pilas o celdas)

b. Por la reacción de un combustible y un comburente.
4. Energía mecánica:
a. Eólica

b. Mareomotriz

c. Hidráulica

d. Acústica o sonora.

e. Por movimiento de cuerpos.
5.   Por Descomposición atómica( Fisión Nuclear):

6. Por recombinación de átomos( Fusión Nuclear)

.

Cilindro magnético saltarín

De forma mágica al presionar un botón un cilindro o anillo  de aluminio salta de un extremo a otro de una varilla de hierro.
Funcionamiento:

En cada extremo de una varilla de hierro curvada hay un electroimán que cuando lo energizamos mueve un cilindro de aluminio, que es rechazado y lanzado al otro extremo de la varilla. 

Materiales

Bobinas:
Cien gramos de alambre de cobre esmaltado calibre 22 AWG. que corresponden a 336 espiras(o vueltas de alambre esmaltado de cobre) para embobinar .La bobina sin núcleo mide 2,16 miliHenrios y 1,7Ω. El carreto usado es de 1,6 cm  de largo.

Para construir los carretos se requiere de cuatro cuadrados de madera de triplex de 0,4 cm de espesor de 5 x 5 cm de lado, con una perforación de 0,95 cm Ø en el centro, Los carretos de los electroimanes.

-Dos tubos de aluminio de 0,5 cm Ø interno de 2,4 cm de largo ranurados a lo largo, que forman parte del carreto cuadrado para los electroimanes,todo va pegado con cemento epóxico Sintesolda.

*Los tubos ranurados se pueden reemplazar por un material no metálico resistente, sin ranurar.
-Un transformador reductor de voltaje de 120 voltios a 18 voltios, de 18 "vatios" nominales. (el transformador usado realmente suministra 9 voltios debido a la carga de la bobina!).
Resistores:
Cuatro resistores de 1k Ω   a 1/2 vatio (R1,R2,R3 y R4)
(marón,negro, rojo, oro)
Dos resistores de 150  Ω  a 1/2 vatio (módulo serie x:R5,R6)
(marrón,verde, marrón,oro)
Capacitores:

Dos capacitores de 0,1 uf a 200 volts de poliester (módulo serie:x)

Semiconductores:

Dos triac de 8 amperios a 600 voltios
Dos leds de luz difusa, rojos.

Miscelánea:

Un disipador de calor para los triacs.

Una clavija o enchufe para 120 volts.

Un metro y medio de cable duplex calibre 18 AWG.

Dos pulsadores NA.(normalmente abierto)

-Una caja de madera contrachapada de 33,5 cm de largo, 11 cm de alto y 20 cm de ancho.

-Una varilla de hierro blando liso de 0,6 cm de Ø  y 54 cm de largo, que posteriormente se curvará a 20 cm de ancho y 20 cm de alto aproximadamente.
(por ella va ha circular el cilindro de aluminio cuando es rechazado por el campo magnético de los electroimanes)

-Un tubo de hierro rectangular de 31,5 Ø cm de largo de 2,5x1,5 cm, Con las perforaciones de 0,6 cm  a cada lado.Es la armadura usada para cerrar el circuito magnético.

-Un tubo de aluminio 0,5 cm Ø interno y 2 cm de largo que actúa como cilindro saltarín.

       

Nota: Debemos colocar una capa de cinta aislante en los extremos de la varilla de 1/4"Ø  curvada, en la parte que van las bobinas.

Una versión sencilla del cilindro saltarín

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Magnetismo: fenómeno físico inicialmente conocido en los imanes identificado por atraer o rechazar a distancia cuerpos o sustancias de características especiales, como las ferromagnéticas, paramagnéticas o diamagnéticas.

Cuando al hacer pasar electricidad por un hilo metálico, se crea una zona de influencia magnética en su alrededor(conocido como efecto motor).Un alambre puede compararse a vuelta o espira de alambre.

 Hans Cristian Oersted descubrió éste efecto motor.

Podemos hacer un electroimán enrollando en un perno 5 metros de alambre esmaltado calibre28 AWG, para formar una bobina de 65 espiras juntas y apiñadas y al pie de la cabeza del tornillo.

*Se recomienda, para que haya buen contacto eléctrico quemar y lijar las puntas del alambre esmaltado, también hay que evitar en lo posible que el alambre este añadido para que haya buen contacto eléctrico.

Es conveniente marcar con un punto el inicio del enrollamiento del alambre, para asociarlo con el sentido de la corriente y así determinar el polo norte del electroimán.

Factores que favorecen el magnetismo de una bobina

1. Al enrollar un material conductor como alambre esmaltado de cobre sobre un tubo plástico, cada vuelta o espira ( o turn) de alambre va sumando el campo magnético producido a las espiras siguientes, de modo que podemos decir que el campo magnético se intensifica N veces, según el número de espiras.
2.  Usando un tubo de mayor  diámetro (Ø) y enrollando  el mismo número de espiras, notamos que el campo magnético se intensifica.
3. Al  reducir la longitud del tubo, es decir juntar  más  las espiras, notamos que el campo magnético tiene otra causa para aumentar mucho  más .
4. Sí  rellenamos el interior del tubo, con un núcleo de "material especial", notamos que también que el magnetismos se hacer mayor.
5. Al hacer pasa  más corriente eléctrica por la bobina, el campo magnético se refuerza mucho más.

Las bobinas también se llaman inductancias y se miden en Henrios (L), Su magnitud  está determinada por los cuatro primeros factores mencionados anteriormente.(el último factor  se excluye inicialmente por ser extrínseco o ajeno a la naturaleza física misma de las bobinas).
Las bobinas al recibir electricidad crean un desfase entre "la causa y el efecto",( tension e intesidad) creando una situación de almacenamiento eléctrico.

Bobina del cilindro saltarín:

Nota: la bobina presentada aquí inicialmente lleva un cilindro de aluminio abierto longitudinalmente para que no actué como una espira en corto, sobre todo ante la corriente alterna sin perder su consistencia al esfuerzo físico.

Varias bobinas juntas se acoplan magnéticamente, y es cuando una juega un papel activo o de inicio de un proceso y la otra que cumple un papel pasivo o secundario, entonces a la bobina activa se le llama inductor y a las otras inducidos.

Al pasa electricidad por una bobina sus espiras se cohesionan, juntándose, haciendo  presente el efecto de magnetostriccción.

En el Vídeo anterior se ve alambre esmaltado de aluminio calibre 21, cerca de 60 espiras, moldeado en  cilindro de 2" Ø conectado a 12volts cc.

*El efecto de magnetoestricción también afecta el núcleo de las bobinas!.

*Además de producir la atracción entre las espiras por efecto del campo magnético también también sucede algo al interior del material de la bobina llamado magnetostricción.!

Glosario

Bobina: enrollamiento de alambre esmaltado o de litz con núcleo de aire.

Solenoide:bobina con núcleo móvil, que tienen liberta de entrar y salir.

Electroimán: bobina con núcleo fijo.
Efecto Generador: es la producción de electricidad por un conductor sometido a un campo magnético variable, o también que el campo magnético sea fijo y el conductor se mueva.

Al anterior fenómeno físico también se le conoce como Inducción Electromagnética.

En conclusión: Cuando un conductor eléctrico se somete a un campo magnético variable, se produce en él energía eléctrica.

El señor Michael Faraday descubrió este fenómeno físico.
Henrich Lenz observó que al aplicarle electricidad a una bobina, o en el momento de retirársela, se producía una chispa más intensa de lo normal. Después de muchas pruebas y asociando la chispa al alto voltaje y aplicando electricidad intermitente, concluyo que las bobinas se oponen a las variaciones de la electricidad al producir  una reacción produciendo un voltaje mayor al aplicado y en sentido contrario.Este fenómeno es conocido como autoinducción electromagnética.
La autoinducción se aprecia también al unir los extremos de una bobina sometida a un campo magnético variable, cuando hay interacción de campos magnéticos de igual polaridad, respondiendo la bobina con rechazo mecánico.

La transmisión efectiva del movimiento, hace interesante el proyecto!!

La constancia y el tesón conducen a resultados de valor

Carro eléctrico con poleas que transmiten fuerza del motor a la rueda, de esta forma se gana fuerza y se reduce la velocidad!

Carro de madera con tres ruedas: en la rueda central lleva una polea lateral, que recibe movimiento de la polea superior, que es una polea doble movida por el  motor. Todas encadenadas con bandas de caucho que adecuan la potencia del motor a la rueda, todos conjugan la utilidad del actuador                                                                                        
 

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