Informe Inducción Electromagnética

Inducción Electromagnética Nombre de los autores: Luzallie Jasso Mata Luis Enrique Flores Gómez Carlos Víctor Guzmán Espinoza

Área temática: Electromagnetismo Resumen: El electromagnetismo es considerado una fuerza, de hecho, es considerado una de las cuatro fuerzas más fundamentales .Los primeros estudios empíricos fueron dados por Michael Faraday, que junto con Lenz pudieron darnos ciertos modelos con los cuales se podría trabajar el electromagnetismo; sin embargo, el encargado de relacionar tanto a la electricidad con el magnetismo fue Maxwell.  Nosotros comprobaremos comprobaremos esta esta relación que existe, debido debido a que en general, general, el curso curso de Física 2, nos fue llevando de la mano, desde la electricidad hasta el magnetismo, para que pudiéramos al final relacionar cada una de estas partes, y ver de dónde provenían las ecuaciones o formulaciones dadas.

Introducción: A raíz de las experiencias realizadas por Oersted (1777-1851), en 1819, que habían puesto de manifiesto que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos, los científicos de la época se  preguntaban:  preguntaban: ¿pueden los campos magnéticos magnéticos producir corrientes eléctricas? eléctricas? El científico inglés Michael Faraday (1791-1867) demostró que si era posible. Michael Faraday indica que en un conductor que se mueva cortando las líneas de fuerza de un campo magnético se produciría una fuerza electromotríz (FEM) inducida y si se tratase de un circuito cerrado se produciría una corriente inducida. La ley establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera del circuito. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, eléctrico, el transformador transformador y muchos otros dispositivos. En todos los fenomenos fisicos hay un principio que sirve de guía y que se destaca entre todos los demás: el principio de la conservacion de la energía. No puede existir una fem sin una causa. Siempre que una corriente inducida produce o realiza un trabajo mecanico la energía necesaria debe  provenir del del trabajo efectuado efectuado para inducir inducir la corriente. corriente. Asi se describe la ley de de Lenz: -Una corriente inducida fluirá en una direccion tal que por medio de su campo magnetico se opondrá al campo magnetico que lo produce-. Cuanto mientras mas trabajo se realiza al mover el imán en la bobina, mayor será la corriente inducida y por tanto mayor la fuerza de resistencia. Por lo tanto pata producir una corriente mas intensa se debe realizar una mayor cantidad de trabajo. Por medio de la ley de Ohm se obtiene la intensidad total generada por el dispositivo. C-20140613-002599

Material y equipo:    

Disco compacto 4 Imanes de potencia moderada Tablón Truck de patineta

    

Alambre de cobre Cinta de asilar Multímetro digital Soporte universal Pinzas de 3 dedos

Desarrollo experimental: Construiremos el dispositivo generador de la siguiente manera, en el tablón dibujaremos el contorno y el centro del disco. Posteriormente con el alambre de cobre se construiran 4 bobinas pequeñas, cada una con 10 vueltas, las cuales se colocaran en 4 puntos simetricos al contorno del disco, fijandolas con cinta de aislar. En el disco compacto pegaremos los 4 imanes distribuidos de forma simetrica (cuidando que los  polos de los imanes sean pegados de forma similar). En el truck de la patineta justo entre los baleros colocaremos el disco compacto, de manera que al fijarlo no quede muy ajustado, permitiendo que este gire. Colocamos las pinzas de 3 dedos en el soporte universal, en las pinzas colocaremos el truck de la  patineta por lo tanto se debe tener cuidado en colocar las pinzas a una altura pertinente de manera que el disco quede de manera paralela al contorno dibujado anteriormente. Se colocarán las puntas libres del alambre de cobre conectadas al multimetro por medio de caimanes, el multimetro deberá estar ajustado a medir voltaje. Una vez montado el dispositivo, se procede a hacer girar el disco de 3 maneras distintas, lenta, moderada y rapida. En cada uno de los eventos se registrara el voltaje generado por el dispositivo. Por ultimo aplicando la ley de Ohm, obtendremos la intensidad de corriente que genera el dispositivo.

Análisis de resultados: Resistencia del alambre de cobre:



 



   ⁄  

 

  

Voltajes proporcionados por el multímetro

Velocidad de Evento giro #1 0.8mV Lenta 1.6mV Moderada 4.2mV Rápida

Evento #2

Evento Evento Evento Evento Evento Evento Evento Evento #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10

1.0mV 1.7mV 3.9mV

0.8mV 2.0mV 4.2mV

0.9mV 1.7mV 3.6mV

0.7mV 1.5mV 4.1mV

0.7mV 1.2mV 3.9mV

0.9mV 1.6mV 4.2mV

0.9mV 1.1mV 4.1mV

0.8mV 1.3mV 3.8mV

0.9Mv 1.7mV 3.9mV

Intensidades calculadas por medio de la ley de Ohm Velocidad de Evento giro #1 Lenta Moderada Rápida

Evento #2

Evento Evento Evento Evento Evento Evento Evento Evento #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10

Conclusiones: Realizando las observaciones pertinentes nos podemos dar cuenta de que efectivamente al mover un campo magnético en una bobina, se genera una fuerza electromotriz o voltaje, esto nos permite comprobar de manera íntegra la Ley de Faraday. Ademas esta fuerza electromotriz es proporcional al trabajo aplicado lo cual con base en los resultados obtenidos por medio del multimetro y aplicando la ley de Ohm podemos darnos cuenta de que la Ley de Lenz se ha comprobado, al aumentar la velocidad del disco (aplicar mas trabajo) la corriente que se obtiene es mayor y viceversa, si disminuimos la velocidad del disco (aplicamos menos trabajo) se obtiene una intensidad de corriente menor. Debido a que el dispositivo esta hecho con materiales reciclados y encontrados en casa, se tiene dificultades para mantener constante el giro del disco por lo tanto se obtienen resultados variables en el voltaje, lo cual no nos permite usar la ecuacion de induccion magnetica de Faraday. Puesto que el objetivo de nuestro proyecto era comprobar ambas leyes,  podemos decir que el objetivo se ha cumplido pues hemos obtenido resultados acordes a los fundamentos propuestos por las leyes.

Referencias: Física Conceptos y aplicaciones. Paul E. Tippens. Editorial McGraw-Hill, 6ta edición, 2001.