Motor Curie.docx 3q6e37

FÍSICA DE CAMPOS Y ONDAS

PROPUESTA DE PROYECTO

MOTOR CURIE

POR

LUIS MIGUEL BETANCUR PALACIO JUAN DAVID CARMONA LONDOÑO ARLES FABIAN SOSCUE MUÑOZ ROSEMBERG TINOCO RANGEL

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA

2017-2

Contenido INTRODUCCION: ............................................................................................................................. 2 OBJETVO GENERAL: ........................................................................................................................ 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ................................................................................................................ 3 MARCO TEÓRICO: ........................................................................................................................... 3 Efecto de Curie: ....................................................................................................................... 4 Ley de Curie: ............................................................................................................................ 4 Diamagnetismo: ...................................................................................................................... 4 Paramagnetismo: .................................................................................................................... 4 Materiales Ferromagnéticos:.................................................................................................. 4 Propiedades de los materiales ferromagnéticos: .............................................................. 4 Características de los materiales ferromagnéticos: .......................................................... 5 Temperatura de Curie: ............................................................................................................. 5 METODOLOGIA: .............................................................................................................................. 6 CONCLUSIONES: ............................................................................................................................. 9 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: ..................................................................................................... 9

INTRODUCCION:

La electricidad y magnetismo están estrechamente relacionados y son dos temas de gran importancia en la física. A esta área se le conoce como electromagnetismo e implica la atracción y la repulsión entre partículas cargadas y las fuerzas ejercidas por estas cargas.

El motor se basa en una propiedad de los materiales ferromagnéticos que descubrió Pierre Curie y que consiste en que a partir de cierta Temperatura los materiales pierden su magnetismo y dejan de ser atraídos por los imanes.

OBJETVO GENERAL:

Construir y modelar un motor basado en el efecto de Curie, para observar una aplicación del campo magnético y la pérdida de magnetismo de los materiales ferromagneticos cuando son calentados.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:



Realizar una búsqueda bibliográfica para comprender el principio de funcionamiento del motor Curie.  Demostrar experimentalmente las propiedades que poseen los materiales ferromagnéticos. ● Demostrar de una forma práctica cómo funciona la ley de Curie. ● Presentar una manera sencilla casera y útil de hacer un motor termomagnetico. ● Compartir formas alternativas de energía fuera del combustible fósil.

MARCO TEÓRICO: Para entender mejor este proyecto casero debemos tener en cuenta algunos fenómenos que ocurren en el mismo.A continuación se resumen algunos conceptos importantes que explican el principio de funcionamiento del motor Curie.

Efecto de Curie: Básicamente es la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. Esta temperatura característica lleva el nombre del físico francés Pierre Curie, que la descubrió en 1896. Ley de Curie: La ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez más magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al elevarse la temperatura. La relación fue descubierta experimentalmente por Pierre Curie en 1896. Sin embargo, la Ley sólo es aplicable a temperaturas elevadas o campos magnéticos débiles, ya que falla en la descripción del fenómeno cuando los momentos magnéticos se hallan alineados; es decir, cuando nos acercamos a la saturación magnética. En este punto, la respuesta del campo magnético al campo aplicado deja de ser lineal. Llegado al punto de saturación, la magnetización es la máxima posible y no crece más, independientemente de que se aumente el campo magnético o se reduzca la temperatura. La ley de Curie básicamente es la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. Esta temperatura característica lleva el nombre del físico francés Pierre Curie, que la descubrió en 1895. Diamagnetismo: En 1847 Michael Faraday descubrió que una muestra de bismuto era repelida por un imán potente, a este comportamiento le denominó diamagnetismo. Se trata de un efecto muy débil, difícil de medir, que presentan algunas sustancias tan comunes como, por ejemplo, el agua. Paramagnetismo: Los materiales no ferromagnéticos, no son sólo diamagnéticos, sino que también pueden ser paramagnéticos. Mientras los diamagnéticos son rechazados por un campo magnético externo, los paramagnéticos se orientan con él.

Materiales Ferromagnéticos: Propiedades de los materiales ferromagnéticos: ●

Aparece una gran inducción magnética al aplicarle un campo magnético. ● Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético, acumulando densidad de flujo magnético elevado. ● Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas.

●

Permite que las máquinas eléctricas tengan volúmenes razonables y costos menos excesivos.

Características de los materiales ferromagnéticos: Los materiales ferromagnéticos se caracterizan por uno o varios de los siguientes atributos: ●

● ●

●

● ●

Pueden imantarse mucho más fácilmente que los demás materiales. Esta característica viene indicada por una gran permeabilidad relativa m /m r. Tienen una inducción magnética intrínseca máxima muy elevada. Se imanan con una facilidad muy diferente según sea el valor del campo magnético. Este atributo lleva una relación no lineal entre los módulos de inducción magnética (B) y campo magnético. Un aumento del campo magnético les origina una variación de flujo diferente de la variación que originaría una disminución igual de campo magnético. Este atributo indica que las relaciones que expresan la inducción magnética y la permeabilidad (m) como funciones del campo magnético, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanación cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversión del sentido de la imanación una vez imanados.

Temperatura de Curie: Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético, debido a que los efectos térmicos de desorden son mayores que los efectos de alineamiento de la interacción magnética entre dominios. Una forma de desmagnetizar un material ferromagnético es entonces calentarlo por encima de esta temperatura.

MATERIALES Y TEMPERATURAS DE CURIE Material

Temp. Curie (K)

Fe

1043

Co

1388

Ni

627

Gd

292

Dy

88

MnAs

318

MnBi

630

MnSb

587

CrO2

386

MnOFe2O3

573

Fe3O4

858

NiOFe23

858

CuOFe2O3

728

MgOFe23

713

EuO

69

Y3Fe5O12

560

METODOLOGIA: 1. Analizar y comprender todos los conceptos relacionados con el efecto Curie para tener una clara idea del funcionamiento de este proyecto, y así, poder proceder con el desarrollo del dispositivo, para esto se consultó de varias fuentes en internet los conceptos más importantes asociados a este tema. 2. Se desarrolló un pequeño péndulo con un alambre de necrome para observar el comportamiento al ser sometido a un campo magnético y al calor. Donde se

concluyó que este primero se magnetiza debido al campo magnético y luego al ser calentado pierde sus propiedades ferromagnéticas. 3. Construcción del Motor:  Primero se reciclaron unos discos duros viejos inservibles para sacarle los imanes de neodimio ya que estos son muy potentes y serán los elementos más importantes de este proyecto ya que estos generan el campo magnético necesario para la rotación del motor.

Ilustración 1Disco Duro

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  

Dentro del disco duro también se encontraron unos ejes los cuales al principio se pensó que podrían ser utilizados para la construcción del motor pero el imán y el calor no contaban con la suficiente fuerza para moverlo por lo cual aunque se hicieron múltiples intentos y se usaron varias alternativas para el material ferromagnético el motor nunca rodo. Luego en una base de madera se puso un soporte para el eje del motor. Para el mechero se usó como recipiente un frasco de barniz para uñas, un pedazo de trapo como mecha y alcohol como combustible. Por último se agregaron al eje del motor los elementos ferromagnéticos los cuales a partir del principio de Curie iban a hacer rodar el motor. Las alternativas que se usaron fueron abrazaderas de cobre con una aleación de acero, alambre de cobre con alma de acero y cable de necrome este último se reciclo de resistencias encontradas en secadores malos y duchas. En cuanto al eje se varió dejando el cd completo que trae el disco duro y también se optó por cortarlo como una hélice.

Ilustración 2 Algunos Intentos Fallidos

De estos intentos fallidos se llegó a la conclusión de que el problema era el eje y que no se tenía la fuerza suficiente para que este se moviera por tanto se optó por construir un eje más liviano y sencillo.  Para la construcción del nuevo eje se utilizó un alambre de aluminio al cual se le soldaron unas láminas de cobre en forma de hélice con el fin de que este eje no fuera ferromagnético para no alterar el funcionamiento del motor.  Como material ferromagnético se usó un anillo de necrome y otro de cobre con alma de acero con ambos se obtuvo un funcionamiento positivo del motor siendo más eficaz el anillo de necrome ya que este contiene 80% de níquel el cual posee una temperatura de Curie más baja

Ilustración 3 Prototipo Final

CONCLUSIÓN: El funcionamiento del motor Curie se basa en magnetizar un anillo de material ferromagnético a partir de un campo magnético constante generado por un imán, luego este se calienta en la zona que más incidencia tiene al campo, lo cual, genera que los dipolos magnéticos del material en esta zona empiecen a desordenarse apuntando todos en diferentes direcciones, lo que significa que esta área del anillo se vuelve paramagnética por tanto deja de ser atraída por el imán por lo cual este gira ya que otro tramo del anillo que este frio viene a ser magnetizado y atraído por el imán.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: http://byjus.com/physics/curies-law/ http://www.ugr.es/~jtorres/tema8fe.pdf https://alojamientos.uva.es/guia_docente/s/2013/469/45770/1/Documento36.p df https://www.youtube.com/watch?v=0sLeiqH5UQk&t=74s