Induccion Electromagnetica

 

UNIVERSID D N CION L M YOR DE S N M RCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA

LABORATORIO DE FISICA III TEMA:

Inducción Electromagnética 

CURSO: 

Física III 

ALUMNO:    VILLAFUERTE HUAYLINOS, JHULIAN

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2018  –  1  1

15190138

 

1.  OBJETIVOS   Estudiar los fenómenos básicos de la inducción electromagnética   Determinar la relación entre corriente inducida y la variación de flujo magnético inductor.

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2.  MATERIALES   Galvanómetro   Solenoides   Compás magnético e imanes   Llave de tipo de presión reversible   Reóstato   Tornillo de metal   Fuente de voltaje  VCD   Conexiones

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3.  FUNDAMENTO TEÓRICO La inducción electromagnética, es el fenómeno por el cual se genera corriente I en una bobina conductora cerrada o circuito, debido a las variaciones del flujo magnético en el tiempo que existen en la región donde ellas están ubicadas. Michael Faraday hacia 1830 descubrió este fenómeno, el cual se puede producir por la acción de un imán en movimiento, por una corriente variable en el tiempo que circula por un circuito o por la variación del área de la bobina y/o circuito. La Ley de Inducción de Faraday establece:  “La fem (ε) inducida inducida en una espira ce cerrada rrada es ig igual ual a menos lla a razón temporal del cambio del flujo magnético (Φ) a través de la espira”  

Esta ley se complementa con la Ley de Lenz que establece:  “El sentido de la corrie corriente nte inducid inducida a es tal que ti tiende ende a opon oponerse erse mediante sus acciones electromagnéticas a la causa que la produce”. 

Se puede explicar visualmente mediante los siguientes esquemas.

 

 

 

 

4.  PROCEDIMIENTO PROPIEDADES MAGNETICAS DE LOS SOLENOIDES.

Conectamos el solenoide (posición este-oeste) tal como indica el circuito de la figura 2, manteniendo la posición relativa del solenoide y compás. Cerramos la llave y anotamos la dirección en el cual el polo norte de la aguja es deflactada.  Anotamos también la dirección de la corriente alrededor de la hélice que constituye el solenoide. Invertimos el sentido de la corriente y haga las mismas anotaciones. EL PRINCIPIO DEL ELECTROIMÁN

Coloque el solenoide en dirección este-oeste del compás de modo que la aguja no este deflectada más de 10° con respecto al eje del solenoide cuando la llave está abierta. Cierre la llave y anote la posición. Invierta la corriente y anote la posición de la aguja. Inserte ahora el tornillo de metal en el interior de la bobina. ¿Qué observa? OBSERVACION FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA

Conecte las terminaciones de un solenoide al galvanómetro como muestra la figura 3. Examine la dirección en la cual el alambre de la bobina esta arrollada. Induciendo el imán tal como se indica en la figura 3, anote la deflexión del galvanómetro, galvanómetr o, en cado caso (hacia arriba, hacia abajo y determine de qué modo la figura fluye la corriente alrededor de la bobina (horario o anti horario). Mirando de arriba hacia abajo y moviendo el imán adentro y hacia fuera, observe lo que sucede y regístrelo en su informe:  Al cambiar cambiar la rapidez d del el movimient movimiento o del imán sse e produ produce ce lo an anteriormente, teriormente, pero con mayor intensidad.

 

La polaridad producida en la bobina por la corriente inducida, se hallará con la regla de la mano derecha. FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA ENTRE DOS CIRCUITOS

 Alineamos dos solenoides de modo que sus ejes estén paralelos y los enrollamientos están en la misma dirección como se indica en la figura 4. El solenoideoconectado secundario inducido. a una pila se denomina primario o inductor y el otro es el Con la llave cerrada mover la bobina primaria hacia atrás o hacia adelante como se hizo con el imán. Si la aguja del galvanómetro se deflecta demasiado reduzca la corriente en el primario. Observe las direcciones de la corriente en el secundario y haga los diagramas similares al mostrado en cada uno de los diagramas debe indicar lo siguiente: 1) La dirección de la corriente en el primario 2) La dirección del movimiento del primario (hacia o desde el secundario) 3) La dirección de la corriente inducida en el secundario. ¿Qué sucedería si en lugar del primario se mueve el secundario? Con la bobina primaria cerca de la secundaria, varíe la corriente en el primario bruscamente, abriendo o cerrando el circuito. Observe amplitud relativa la deflexión de la aguja del galvanómetro. Registre susla observaciones ende dos diagramas de un amanera similar a la sugerida anteriormente mostrando en estos casos cuando la llave ha sido cerrada y cuando ha sido abierta.

 

 

LEY DE LENZ

   Armamos el circuito circuito como lo muestra la figura 5, donde las bobinas

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circulares deben por una y que circular no choquen en cercano la mesa.   Cuando la se llave estácolocar abierta,una colocar la bobina lo más posible del solenoide, pero tratar que no lo toque, acto seguido conecte rápidamente ¿qué observa? Luego desconecte rápidamente ¿qué observa?   Repetimos el paso anterior, pero colocando el tornillo de hierro en el solenoide ¿qué observa? Repita, pero conectándolo en el sentido contrario y luego desconectando ¿Qué concluye?   como en el paso 3, pero sin desconectar el solenoide de la fuente sepárelo con lentitud alrededor de 1/2 cm de la bobina y desconecte rápidamente ¿Qué sucede? Repita esta acción, pero cuando está conectado con la otra polaridad ¿Qué concluye?   Repetimos los pasos 3 y 4 con las otras bobinas ¿Qué concluye?   Repetimos el paso¿Qué 3 cuando el solenoide está separado 1 y 2 cm respectivamente concluye?   Repita el paso 4 separando el solenoide 1 y 2 cm respectivamente ¿Qué concluye?

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5. CUESTIONARIO 1.  ¿Qué relación observa usted entre la conducta de un solenoide soleno ide por el que pasa corriente eléctrica y un imán de una barra?

Conducta del Solenoide con el imán. Cuando movemos un imán permanente por el interior de una bobina solenoide formado por un enrollado de alambre de cobre con núcleo de aire, el campo magnético del imán provoca en las espiras del alambre la aparición de una fuerza electromotriz (FEM)  o flujo de corriente de electrones. Este fenómeno se conoce como “inducción magnética”. La existencia de ese flujo de electrones o corriente eléctrica, se puede comprobar instalando un galvanómetro (G) en el circuito de la bobina solenoide.

 

   

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Conducta del Solenoide con la corriente eléctrica. Cuando hacemos pasar corriente por una bobina, el campo magnético creado por la corriente al pasar a través de la bobina será mucho mayor, puesto que el campo magnético final será la suma de campos creados por cada una de las espiras. Asímayor pues,sea en launa bobina,deelcorriente campo magnético será más intenso cuanto intensidad que circule por ella y el número de espiras que contenga la bobina. De esta forma, una bobina, por la que circule una corriente eléctrica equivaldría a un imán de barra. El sentido de las líneas de fuerza se determina a partir de cualquiera de sus espiras.

2.- Mencione por lo menos dos reglas prácticas para determinar la polaridad de un solenoide que lleva corriente eléctrica. Observe en la figura 9-2 que la dirección en la que fluye la corriente determina cuál de los dos extremos del inductor será el polo norte. Para identificar este polo se usa la regla de la mano derecha en una de sus variantes. Tomamos el inductor con la mano derecha en forma tal que los dedos apunten en la dirección de flujo de la corriente. El pulgar indicará el norte

Figura 9-2 Identificación de los polos de un solenoide por donde circula una corriente eléctrica Otra forma de determinar los polos de un solenoide es fijarse el sentido del campo magnético generado por este, donde si el campe magnético es saliente indica el polo norte, y donde es entrante indica el polo sur.

 

3.  ¿Qué efecto produce la inserción de una varilla metálica en el interior de una bobina que lleva una corriente eléctrica? ¿cómo sería la configuración de las líneas de fuerza magnética? Cuando ponemos la varilla metálica en el interior de la bobina y luego hacemos circular corriente por la bobina, el campo magnético se refuerza extraordinariamente extraordinaria mente en su interior, y la bobina se convierte en un poderoso imán con múltiples aplicaciones.

4.- Usando la ley de Lenz indique el sentido de la corriente y la polaridad en el solenoide de la figura 3, cuando el imán se aleja. Explique. En la figura 3 observamos que cuando el imán se aleja del solenoide, la circulación de la corriente es de sentido horario, pero va disminuyendo la intensidad de corriente por el simple hecho de que disminuye el flujo magnético generado por el imán.

5.  De la figura 4, con la llave cerrada, y con la idea de que el flujo magnético en el secundario aumente o disminuya a medida que acerquemos o alejemos el primario, enuncie una regla practica para determinar la polaridad en el inducido. La polaridad producida en la bobina por la corriente inducida, se hallará con la regla de la mano derecha

 

5.  CONCLUSIONES   Las causas de errores en la experiencia son debido a que en el laboratorio existían campos magnéticos ajenos a la experiencia de otros materiales.

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  Experimentalmente se comprobó que mientras está cambiando la cantidad

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de magnético que inducida atraviesa la de undetectada circuito, aparece unacampo corriente eléctrica en superficie el circuito, por el galvanómetro, sin que esté conectado a ningún generador eléctrico; es decir comprobamos la inducción electromagnética.   Experimentalmente comprobamos que los datos teóricos tales como: el sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que lo produce; s i la causa es el aumento de flujo, la corriente crea un flujo que se opone al original; si la causa es la disminución del flujo, la corriente crea un flujo que favorece al flujo original; comprobado por la dirección que tenía la aguja del galvanómetro al hacer oscilar el imán, es decir todo el análisis por medio de la polaridad.

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7. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA   Manual de laboratorio de electricidad y Magnetismo.   Guía de Laboratorio de Física III   Internet.

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