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Instituto Superior de Educación Rural - ISER“Formamos profesionales de calidad para el
desarrollo social humano”
Calle 8 # 8-155 Barrio ChapineroTeléfono: (7) 568-2597 Fax: (7) 568 1736
NIT: 890.501.578-4www.iser.edu.co
Pamplona, Norte de Santander
PRACTICA INDUCCION ELECTROMAGNETICA DE FARADAYNombre de la asignatura: __ELETROMAGNETISMO___Código de la asignatura: ______________
1. NORMAS DE SEGURIDADEl encargado de laboratorio y el docente de la asignatura antes de comenzar a desarrollar cada práctica indicaran las normas de seguridad y recomendaciones para el uso correcto de los equipos requeridos.
2. OBJETIVOSVerificar que al moverse perpendicularmente una fuente de campo electromagnético (imanes) dentro de una espira (bobina) se obtiene como resultado una corriente inducida.
3. MATERIALES Y RECURSOS FÍSICOSCANTIDAD NOMBRE OBSERVACIONES3 Bobinas de 400, 600 y 800 espiras 2 Cable de conexión 1 Imán 1 Amperímetro
4. MARCO TEÓRICO El fenómeno de inducción electromagnética de Faraday es la base para muchos dispositivos prácticos, incluidos generadores, alternadores, transformadores, grabadoras y memorias de computadora, y afirma que un flujo magnético variable produce una f.e.m inducida, debida a un imán de barra que se mueve dentro de una espira o bobina de alambre, que se puede observar en un galvanómetro la corriente inducida.
La figura muestra que, si un imán se mueve rápidamente hacia el interior de una bobina de alambre, en éste se induce una corriente. Si el imán se retira rápidamente, se induce una corriente en la dirección opuesta (disminuye a través de la bobina). Más aún, si el imán se mantiene estable y la bobina de alambre se mueve hacia o desde el imán, de nuevo se induce una fem y fluye una corriente. Se requiere movimiento o cambio para inducir una fem. No importa si el imán o la bobina se mueven. Es su movimiento relativo el que cuenta.
Faraday investigó cuantitativamente qué factores influyen en la magnitud de la f.e.m inducida. Antes que todo encontró que cuanto más rápidamente cambia el campo magnético, mayor es la f.e.m inducida. También encontró que la f.e.m inducida depende del área de la espira del circuito.
La Ley de inducción Faraday para la f.e.m inducida en un circuito es igual a la tasa de cambio del flujo magnético a través del circuito:
ε=−d ΦB
dt (1)
Si el circuito contiene N espiras muy apretadas, de manera que el mismo flujo pasa a través de cada una, se suman las fem inducidas en cada espira y se obtiene la fem inducida total.
ε=−NdΦB
dt (2)
El signo menos en las ecuaciones (1) y (2) indica la dirección actúa la fem inducida.
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En la figura se observa cómo cambia de dirección la corriente inducida en la espira o bobina cuando en imán sube o baja dentro de ella.
La ley de Lenz nos indica que una corriente producida por una fem inducida se mueve en una dirección de manera que el campo magnético creado por esa corriente se opone al cambio original en el flujo.
Tenga presente que existen dos campos magnéticos distintos: 1. el campo magnético variable o flujo que induce la corriente, y 2. el campo magnético producido por la corriente inducida (todas las corrientes producen un campo magnético). El segundo campo se opone al cambio en el primero.
La ley de Lenz se enuncia de otra forma, válida incluso si no puede fluir corriente (como cuando un circuito está incompleto). Una fem inducida siempre está en una dirección que se opone al cambio original en el flujo que la produjo.
5. TALLER5.1. Qué es la fuerza electromotriz y en que unidades se mide.5.2. Que indica la Ley de Lenz.5.3. Que es un galvanómetro.5.4. Observar el siguiente video. https://www.youtube.com/watch?v=QjKy_myFHx45.5. Que le sucede a la intensidad de una corriente inducida cuando se trabaja con imanes mas potentes y bobinas con mayor numero de espiras o vueltas.5.5. Realizar un generador magnético de energía libre con este principio, y traerlo a laboratorio.https://www.youtube.com/watch?v=t_xGI00rqA0 https://www.youtube.com/watch?v=OQXcfxh3w6ghttps://www.youtube.com/watch?v=QAxkh05fC2M5.7. Enuncie que otras aplicaciones caseras se pueden hacer con este principio para ahorrar energía.
6. PROCEDIMIENTO.6.1. Realiza el montaje indicado en la figura conectando el galvanometro en la escala de 0.5 mA. 6.2. Introduce lentamente el polo Norte del imán (color rojo) en el interior de la bobina. Déjalo quieto dentro de ésta, apoyado en la mesa. Registre en la tabla 1 la lectura de la corriente indicada por la aguja del amperímetro y hacia donde indica el sentido de movimiento la aguja (derecha o izquierda).6.3. Saca lentamente el imán del interior de la bobina. Registre en la tabla 1 el sentido del movimiento de la aguja del amperímetro.
6.4. Repetir los procesos anteriores pero moviendo el imán rápidamente hacia abajo y hacia arriba. Registre que se observa con la lectura de la corriente.6.5. Introduce lentamente el polo sur del imán (color azul) en el interior de la bobina. Déjalo quieto dentro de ésta, apoyado en la mesa. Registre en la tabla 1 la lectura de la corriente indicada por la aguja del amperímetro y hacia donde indica el sentido de movimiento la aguja (derecha o izquierda).6.6. Saca lentamente el imán del interior de la bobina. Registre en la tabla 1 el sentido del movimiento de la aguja del amperímetro.6.7. Repetir los procesos anteriores pero moviendo el imán rápidamente. Registre que se observa con la lectura de la corriente.6.8. Repetir todos los pasos anteriores cambiando la bobina a una de 600, 800 y 2000 espiras.6.9. Deja fijo el imán apoyado verticalmente en la mesa. Tome ahora solo una de las bobina utilizadas, y con la mano muévela hacia arriba y hacia abajo de modo que el imán quede alternadamente dentro y fuera de la bobina, repetir el proceso por el otro extremos de la bobina. Registre las observaciones en la tabla 1.6.10. Mueve paralelamente el imán sobre los extremos de la bobina. Registre las observaciones.
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7. CUESTIONARIO Y EVALUACION.Una vez registradas las lecturas y observaciones que se presentan en el galvanómetro debido al movimiento y al cambio de polaridad de un imán dentro de una bobina realizar el análisis e interpretación de resultados.
8. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS8.1. ¿Se induce una corriente eléctrica al mover un imán cerca de una bobina?8.2. ¿Circula corriente eléctrica cuando se deja el imán quieto dentro de la bobina?8.3. Es correcto afirmar que cuando hay movimiento relativo entre un imán y una bobina aparece en la bobina corriente inducida, como se llama este principio o ley física?.8.4. ¿El sentido de la corriente es siempre el mismo o depende de si el imán se acerca o aleja de la bobina?8.5. Que se puede afirmar del sentido de la corriente inducida respecto del polo del imán que se acerca o aleja de la bobina.8.6. Cuanto más rápido se mueve el imán dentro de la bobina como es el valor de la intensidad de la corriente inducida.8.7. Que sucede con la corriente inducida por el imán al aumentar el numero de espiras en la bobina. 8.8. Que ley indica el sentido de la corriente en el amperímetro al introducir el imán.8.9. ¿Se repiten los fenómenos anteriores al mover solo la bobina, sobre el imán en reposo?.8.10. Se induce alguna corriente al mover paralelamente el imán sobre una bobina, consulte por que sucede esto.
9. CONCLUSIONES. Las conclusiones deben estar de acuerdo a las observaciones realizadas y a los resultados en la tabla.
10. BIBLIOGRAFÍA Laboratorios ENOSA, M.A-2-MECANICA. Unesco.1968. España. Serway R (1997). Física, Vol. I Cuarta Edición. Editorial McGraw Hill Interamericana: México Tipler, P (1985). Física, Vol. I. segunda edición. Editorial Reverte: España. Sears, Z. Young y Feedman (1996) Física Universitaria, Vol. I Novena Edición. Editorial Addison Wesley Longman: México. Resnick, R. Halliday, D y Krane K. (2000). Física Vol. I, Cuarta Edición. Compañía Editorial continental. Física re-Creativa - S. Gil y E. Rodríguez
Tabla 1. Observaciones al introducir el imán dentro de una bobinaBOBINA Lectur
ainicial
Polo rojo Polo azulEntra Quiet
oI (mA) sale Rápido Entra Quieto I
(mA)sale Rápido
400 Espiras600 Espiras800 Espiras 2000 EspirasObservaciones de una bobina moviéndose hacia arriba y abajo sobre un imán
Obs
erva
cion
es
Lad
o 1
Lad
o 2
