Practica N_ 10 Electromagnetismo

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UNIVERSIDAD CATLICA BOLIVIANA SAN PABLO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIA PRCTICA N10: LEY DE LENZ Docente: Ing. Rudy Guarz Villegas Grupo: Lunes 18:00-19:30 Estudiante: Emilio Amir Oros Salazar Celular: 60682554-73281400 Fecha de realizacin de la prctica: 21/04/2014 Fecha de entrega del informe: 28/04/2014 Semestre : 1/2014

LEY DE LENZ1. OBJETIVOS1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar experimentalmente la ley de Lenz.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer los materiales necesarios para el experimento.2. FUNDAMENTO TEORICOLey de LenzLaley de Lenzpara el campoelectromagnticorelaciona cambios producidos en el campo elctrico en un conductor con la variacin de flujo magntico en dicho conductor, y afirma que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos elctricos asociados son de un sentido tal que se oponen a la variacin del flujo magntico que las induce. Esta ley se llama as en honor del fsico germano-blticoHeinrich Lenz, quien la formul en el ao1834. En un contexto ms general que el usado por Lenz, se conoce que dicha ley es una consecuencia ms delprincipio de conservacin de la energaaplicado a laenerga del campo electromagntico.FormulacinLa polaridad de unatensin inducidaes tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.El flujo de un campo magntico uniforme a travs de un circuito plano viene dado por:(1)donde:=Flujo magntico. La unidad en elSIes elweber(Wb).=Induccin magntica. La unidad en el SI es eltesla(T).=Superficiedefinida por elconductor.=nguloque forman el vectorperpendicular a la superficie definida por el conductor y la direccin delcampo.Si el conductor est en movimiento el valor del flujo ser:(2)A su vez, el valor del flujo puede variar debido a un cambio en el valor del campo magntico:(3)En este caso laLey de Faradayafirma que latensin inducida en cada instante tiene por valor:(4)Donde es elvoltaje inducidoyd/dtes la tasa de variacin temporal del flujo magntico. La direccin voltaje inducido (el signo negativo en la frmula) se debe a la oposicin al cambio de flujo magntico.

FIGURA 1 (EJEMPLOS)En la FIGURA 1 podemos apreciar algunos ejemplos de la ley de Lenz.En todos los estudios acerca de los fenmenos fsicos hay un principio que sirve de gua y que se destaca sobre todos los dems: el principio de la conversacin de la energa. No puede existir una fem sin una causa. Siempre que una corriente inducida produce calor o realiza un trabajo mecnico, la energa necesaria debe prevenir del trabajo efectuado para inducir la corriente. El polo norte del imn introducido en una bobina induce una corriente que a su vez origina otro campo magntico. El segundo campo produce una fuerza que se opone a la fuerza original. Si se retira el imn se crea una fuerza que se opone a la retirada del imn. Lo anterior ilustra la ley de LenzLEY DE LENZ: Una corriente inducida fluir en una direccin tal que por medio de su campo magntico se opondr al movimiento del campo magntico que la produce. Cuanto ms trabajo se realiza al mover el imn en la bobina, mayor ser la corriente inducida y, por tanto, mayor la fuerza de resistencia. Este era el resultado esperado a partir de la ley de la conversacin de la energa. Para producir una corriente ms intensa se debe realizar una mayor cantidad de trabajo.La direccin de la corriente inducida en un conductor recto que se mueve a travs de un campo magntico se puede determinar por la ley de lenz. Sin embargo, es ms fcil usar una modificacin de la regla de la mano derecha para determinar la fuerza en una carga en movimiento. Este mtodo, conocido como la regla de Fleming.REGLA DE FLEMING: Si el pulgar, el dedo ndice y el dedo medio de la mano derecha se colocan en ngulo recto entre s, apuntando con el pulgar en la direccin en la que se mueve el conductor, y apuntando con el ndice en la direccin del campo ( N a S), el dedo medio apuntara en la direccin convencional de la corriente inducida.La regla de Fleming es fcil de aplicar y til para estudiar las corrientes inducidas por un generador simple. A veces los estudiantes recuerdan esta regla memorizando movimiento-flujo-corriente. Estas son las direcciones indicadas por el pulgar, el ndice y el dedo medio, respectivamente.Elsigno (-)que aparece en la ley de Faraday no es estrictamente una parte cuantitativa de la ley, sino mas bien unaforma convencional de recordar laley de Lenz,que establece que lafem (o la corriente) inducida tiene un sentido tal quesiempre se opone a la causa que la produce. Usualmente se toma el valor modular de df/dt, yel sentido de la fem se establece con el auxilio de la ley de Lenz.Para terminar de esclarecer el significado de la ley de Lenz analicemos el siguienteejemplo.En la figura, la espira es perpendicular a la direccin de H, por tanto se puede omitir la notacin vectorial (q= 0, cosq= 1) yf=moHds. Si H comienza a disminuir de valor,ftambin decrecer; df/dt no ser nula, y segn la ley de Faraday aparecer una fem inducidae= - df/dt. Si la espira tiene una resistencia R distribuida en toda su longitud, la corriente inducida ser i =e/R.Segn la ley de Lenz, el sentido de la corriente inducida debe ser tal que se oponga a la causa que la produjo. Cual fue esa causa? Puesla disminucin de H. Para oponerse a la disminucin de H, la corriente inducida debe generar un campo magntico Hindquese sume a Hpara evitar su disminucin.Sabemos que un alambre con corriente siempre tiene asociado un campo magntico, y que elsentido del campoes tal que cumple laregla de la mano derecha. Por tanto, analizando las dos posibles direcciones de la corriente en la espira, se llega rpidamente a la conclusin de que la direccin correcta es la que aparece en la figura, pues en este caso el campo inducido tiende areforzarel campo decreciente, oponindose as a su disminucin.FIGURA 2 (CAMPOS INDUCIDOS)

En la FIGURA 2 vemos los campos magnticos inducidos.Produccin de corriente alternaEs posible generar unafemalternasinusoidalde la forma siguiente. En la figura, la induccin magntica B es constante y uniforme, y la espira se encuentra rotando alrededor de un eje vertical con velocidad angularw. En la parte inferior se representan esquemticamente las conexiones que permiten a la espira rotar a la vez que mantiene un contacto elctrico continuo con otros circuitos. A la derecha se muestra la espira vista desde la parte superior, rotando hacia la izquierda.El flujo que atraviesa la espira en un instante determinado seren un campo uniforme B:f= BScoswtAplicando la ley de Faraday,e= - df/dt y llamandoem= BSw se llega inmediatamente a:e=emsen(wt)dondew= 2pf(f=frecuencia)Al girar la espira dentro de un campo magntico se produce una fem inducida en los extremos de la espira, dicha tensin es variable y tiene la forma de una senoide.Si analizamos el grfico deefrente a. t a la derecha, se ve inmediatamente que la polaridad de los bornes cambia continuamente con el transcurso del tiempo, con unafemalterna se representa usualmente por el smbolo siguiente:Esta corriente alterna o variable es la que se genera en las centrales elctricas y que nos llega a las viviendas para su consumo a travs de la red con una frecuencia de 50 Hz o ciclos por segundo y una tensin eficaz de 220 VUnacorriente alterna senoidalse caracteriza porque el valor de la corriente y de la tensin cambia de valor e incluso de sentido a cada instante, siguiendo un ciclo repetitivo segn la funcin senoidal. La tensin senoidal alcanza diferentes valores segn la posicin relativa de los conductores respecto al campo magntico. Vara a cada instante, de tal forma que por cada ciclo es dos veces nula y dos veces mxima (pero de sentido opuesto). Se conoce como valor mximo al mayor de todos ellos y que se da en las crestas de la senoide. En nuestro caso estevalor mximosuele ser de 311 V . Dado que la tensin cambia constantemente de 0 a 311 V , se hace necesario un valor intermedio que represente a la tensin para realizar los clculos y medidas, se llamatensin eficaz es de 220 Vy es la que mide un voltmetro de corriente alterna conectado a la red domestica.FIGURA 3 (ONDA SENOSOIDE)

Aqu vemos la onda senosoideFIGURA 4 (PLACAS)

Se observa los campos magnticos aplicados sobre un plano.3. PROCEDIMIENTOPrimero se montaron los materiales que posteriormente sern mostradas al pie de este procedimiento.Con la ayuda de una balanza se tom el peso del tubo de aluminio hueco NO-FERROMAGNETICO, despus se introdujeron un par de cuerpos uno de metal y otro de plstico dentro el tubo hueco para posteriormente tomar nuevamente el peso del tubo de aluminio.El imn genera un campo magntico. Al girar, este campo magntico se mueve a travs del aluminio, y por la Ley de Faraday, le genera corrientes elctricas internas. Esas corrientes circulan por el aluminio ya que ste es conductor de la electricidad. Pero como dijo Lenz, las corrientes circulan de modo que se oponen al la causa que las produce.Por otro lado sabemos queuna corriente elctrica circulando por un conductor, genera un campo magntico. En nuestro experimento con el aluminio, las corrientes elctricas que circulan dentro de l, generan un campo magntico que es opuesto al que posee el imn. Es por eso que el recipiente de aluminio comienza a girar en sentido inverso.FIGURA 5 (BALANZA)

En la FIGURA 5 vemos la balanza comn utilizada para medir el peso de los cuerpos.

FIGURA 6 (TUBO DE LENZ DE ALUMNIO NO-FERROMAGNETICO)

Decimos no-ferromagntico porque este no presenta magnetis