Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Este experimento demuestra cómo se distribuye la corriente en resistencias conectadas en serie o en paralelo y así describe cómo calcular la resistencia total de «efectiva». Utilizando ley de Ohm, es posible convertir entre el voltaje y la corriente a través de una resistencia, si se conoce la resistencia.
Para dos resistencias conectadas en serie, (que significa que ellos están conectados uno después del otro), la misma corriente fluirá a través de ellos. Las tensiones se sumará hasta un "voltaje total" y, por tanto, la total "resistencia eficaz" es la suma de las dos resistencias. Esto a veces se llama un "divisor de tensión" porque la tensión total se divide entre las dos resistencias en proporción a sus resistencias individuales.
Para dos resistencias conectadas en paralelo, (que significa que ambos están conectados entre dos terminales compartidos), la corriente se divide entre los dos mientras que comparten el mismo voltaje. En este caso, el recíproco de la resistencia total efectiva será igual a la suma de los recíprocos de las dos resistencias.
Serie y paralelo resistores son un componente clave para la mayoría de circuitos e influyen en cómo la electricidad se utiliza en la mayoría de las aplicaciones.
Physics II
Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Este experimento utilizará condensadores comerciales y un condensador de placas paralelas para demostrar el concepto de capacitancia. Un condensador almacena enfrente cargos de dos conductores, por ejemplo dos opuestos placas del metal, llevando a una diferencia de potencial (tensión) entre los dos conductores. La cantidad de carga en cada conductor es proporcional a esta caída de tensión, con la capacitancia como el factor de proporcionalidad. Si la tensión está cambiando con el tiempo, la corriente que fluye en el condensador será proporcional a la tasa de cambio, y de nuevo la capacitancia es el factor de proporcionalidad.
La capacitancia del capacitor de placas paralelas es el producto de la constante dieléctrica con la distancia entre las placas dividida por el área de la placa. Este experimento demostrará la proporcionalidad con la distancia primero depositar algo de carga en el condensador y luego utilizando un voltímetro de alta impedancia (Electrómetro) para monitorear la tensión entre las placas como se aumenta la distancia. El cambio de tensión también será monitoreado con un material dieléctrico, tal como una placa de plástico insertado en el espacio entre las placas de metal.
Se utilizará un medidor de capacitancia directamente medir la capacitancia, así como a las medida paralelo y conexiones en serie de condensadores disponibles comercialmente y para estudiar cómo la capacitancia total se relaciona con capacitancias individuales.
Physics II
Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Resistencias (R), condensadores (C) y bobinas (L) son un elemento importante del circuito con distintos comportamientos. Una resistencia disipa energía y obedece ley del ohmio, con la tensión proporcional a su corriente. Un condensador almacena energía eléctrica, con su corriente proporcional a la tasa de cambio de su tensión, mientras que un inductor almacena energía magnética, con su tensión proporcional a la tasa de cambio de su corriente. Cuando se combinan estos elementos de circuito, pueden causar la corriente o voltaje que varíe con el tiempo vario, interesantes formas. Tales combinaciones se utilizan para procesar señales eléctricas o frecuencia-dependiente del tiempo, como por ejemplo en circuitos de corriente alterna (CA), las radios y filtros eléctricos. Este experimento demostrará el comportamiento dependiente del tiempo del resistencia-condensador (RC), resistencia-inductor (RL) y circuitos de inductor-capacitor (LC). El experimento demostrará el comportamiento transitorio de circuitos RC y RL utilizando una bombilla (resistencia) conectada en serie a un condensador o un inductor, al conectarse (y encendido) una fuente de alimentación. El experimento también demostrará el comportamiento oscilatorio de un circuito LC.
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Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Un campo eléctrico es generado por un objeto cargado (denominado la carga de la fuente) en el espacio alrededor de él y representa la capacidad de ejercer fuerza eléctrica en otro objeto cargado (denominado la carga de la prueba). Representada por un vector en un momento dado en el espacio, el campo eléctrico es la fuerza eléctrica por unidad carga de prueba colocada en ese punto (la fuerza sobre una carga arbitraria sería la carga el campo eléctrico de las épocas). El campo eléctrico es fundamental a efectos de las cargas y electricidad, y está también estrechamente vinculada a otras cantidades importantes como tensión eléctrica.
Este experimento utiliza polvos electrified en un aceite que se alinean con los campos eléctricos producidos por los electrodos cargados para visualizar las líneas de campo eléctrico. Este experimento también demostrará cómo un campo eléctrico puede inducir cargas y cómo cargos responden al campo eléctrico, observando el efecto de una varilla cargada en una lata de soda cercanas.
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Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Potencial eléctrico, también conocido como "voltaje", mide la energía potencial eléctrica por carga de la unidad. Campo eléctrico es una cantidad escalar y es fundamental para muchos efectos eléctricos. Como energía potencial, lo que es físicamente significativa es la diferencia de potencial eléctrico. Por ejemplo, la variación espacial en el potencial eléctrico está relacionado con el campo eléctrico, que da lugar a la fuerza eléctrica sobre una carga. La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de una resistencia conduce la corriente eléctrica.
Este experimento utiliza un voltímetro y un tubo fluorescente para demostrar el potencial eléctrico (más exactamente, la diferencia de potencial entre dos puntos en el espacio) generado por una esfera cargada. El experimento demostrará el concepto de superficies equipotenciales, que son perpendiculares a los campos eléctricos.
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Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Campos magnéticos pueden ser generados por cargos, como una corriente eléctrica en movimiento. El campo magnético generado por una corriente se puede calcular de la ecuación de Maxwell. Además, objetos magnéticos tales como bar imanes también pueden generar campos magnéticos debido a la dinámica microscópica de las cargas dentro del material. Campos magnéticos ejercerá fuerza magnética sobre otras cargas móviles u objetos magnéticos, con la fuerza proporcional al campo magnético. Los campos magnéticos son fundamentales al electromagnetismo y subyacen en muchas aplicaciones prácticas que van desde brújulas para la proyección de imagen de resonancia magnética.
Este experimento demostrará los campos magnéticos producidos por una permanente barra imán, así como una corriente eléctrica, con la aguja de brújula pequeña imanes que se alinean con los campos magnéticos. Este experimento también demostrará la fuerza ejercida por los campos magnéticos producidos por una corriente en otro cable de corriente.
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Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Efecto fotoeléctrico se refiere a la emisión de electrones de una metalwhen luz está brillando en él. En fin de que los electrones liberados en el metal, la frecuencia de la luz debe ser lo suficientemente alta que los fotones de la luz tienen energía suficiente. Esta energía es proporcional a la frecuencia de luz. El efecto fotoeléctrico proporcionó la evidencia experimental para el quántum de la luz que se conoce como photon.
Este experimento demostrará el efecto fotoeléctrico mediante un metal de zinc cargados sujetos ya sea a una lámpara normal o luz ultravioleta (UV) con mayor frecuencia y energía del fotón. La placa de zinc se conectará a un electroscopio, un instrumento que puede leer la presencia y cantidad relativa de los cargos. El experimento se demostrará que la luz UV, pero no la lámpara regular, puede descargar el zinc cargado negativamente por expulsar sus exceso electrones. Ni fuente de luz, sin embargo, puede descarga de zinc cargado positivamente, consistente con el hecho de electrones que son emitidos en el efecto fotoeléctrico.
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Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN
Interferencia y la difracción son fenómenos característicos de las ondas, desde ondas de agua a las ondas electromagnéticas como la luz. Interferencia se refiere al fenómeno de cuando se superponen dos ondas de la misma clase para dar una variación espacial alterna de amplitud de onda de grandes y pequeños. Difracción se refiere al fenómeno de cuando una onda pasa a través de una abertura o va alrededor de un objeto, diferentes partes de la onda pueden interferir y también dar lugar a una alternancia espacial de amplitud grande y pequeño.
Este experimento demostrará la naturaleza de onda de la luz mediante la observación de la difracción y la interferencia de la luz láser pasa a través de una sola ranura y las aberturas doble, respectivamente. Las ranuras se cortan simplemente utilizando cuchillas de afeitar en una lámina de aluminio y los patrones de difracción y la interferencia característicos se manifiestan como patrones de alternancia de franjas claras y oscuras en una pantalla colocada después de la hoja, cuando la luz se brilla a través de la slit(s) en la hoja. Históricamente, la observación de la difracción y la interferencia de la luz jugaron papeles importantes en el establecimiento de que la luz es una onda electromagnética.
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