Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones

ECUACIÓNES DE MAXWELL

INTRODUCCIÓN

Las ecuaciones de Maxwell, describen el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos, y su respectiva relación. Por medio de las siguientes experiencias, se busca evidenciar dichas relaciones en el laboratorio.

Es de utilidad realizar estas demostraciones, para así entender los fenómenos debidos al electromagnetismo.

OBJETIVOS

Objetivo general

Demostrar y entender la importancia de las ecuaciones de Maxwell mediante la experimentación en el laboratorio.

Objetivos específicos

• Conocer la relación entre campo eléctrico, corriente eléctrica y campo magnético.
• Aprender por medio práctico acerca de las leyes de Gauss, Ampere y Lenz acerca de los fenómenos electromagnéticos
• Conocer la naturaleza de las ondas electromagnéticas.

MARCO TEORICO

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.

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MÉTODO EXPERIMENTAL

Para el primer experimento, se procedió a hacer el siguiente montaje, usando para ello:

• Bobina de 400 espiras
• Bobina de 800 espiras
• Fuente (2V)
• Cables
• Núcleo de hierro
• Multímetro

Para el segundo experimento, se usó:

• Dos anillos de cobre (uno abierto y otro cerrado)
• Núcleo de hierro
• Bobina de 1200 espiras
• Cables

Para la tercera experiencia, se usó:

• Galvanómetro
• Cables
• Bobina de 12000 espiras
• Imán

Para la cuarta experiencia, se utilizó:

• Imán en forma de herradura
• Limadura de hierro
• Bobina de 300 espiras
• Bobina de 6 espiras
• Alambre recubierto en forma cuadrilátera
• Fuente
• Núcleo de hierro
• Soportes

Para el último experimento, se usó:

• Bobina de 300 espiras
• Bobina de 12000 espiras
• Cables
• Fuente
• Pilares
• Papel

ANÁLISIS

Ejercicio #1: Ley de Faraday

De acuerdo a lo evidenciado, se puede observar el comportamiento del potencial eléctrico tras pasar por cierta configuración de bobinas, de la siguiente manera:

• Elevador: Se conecta la fuente (corriente alterna) al extremo con la bobina de menor número de espiras, y el multímetro al extremo contrario. Lo que sucede, es que el potencial aplicado al inicio del circuito, se eleva en una proporción 1:2, es decir, que al aplicar 2V, se obtendrían 4V.

En el experimento nos damos cuenta que se obtuvo apenas 3V, lo que significa que se pierde 1V en el circuito.

• Reductor: Se conecta la fuente (corriente alterna) al extremo con la bobina de mayor número de espiras, y el multímetro al extremo contrario. Lo que se evidencia, es que el potencial aplicado al inicio del circuito, se reduce en una proporción 2:1, es decir, que al aplicar 2V, se obtendría una lectura de 1V.

En el experimento, la lectura, indicó apenas 0.72V, lo que significa una pérdida de 0.28V.

¿Qué sucede con el potencial perdido?

Al pasar por el montaje, una parte del potencial aplicado, es absorbido por el metal, el cual al absorber dicha energía, se calienta progresivamente, este fenómeno causante de pérdida energética, se conoce como efecto Joule. Además, en una corriente eléctrica, las colisiones suponen una continua pérdida de energía cinética de las cargas eléctricas. Si la corriente o la resistencia eléctrica son elevadas, el calentamiento puede producir irradiación de energía o incluso la fusión del metal.

¿Por qué se usa un núcleo de hierro?

El hierro es un metal cuya conductividad de la electricidad o el calor, es elevada, lo que significa que es el material que implica menor pérdida de energía.

Ejercicio #2: Ley de Faraday – Lenz – Ampere

En este experimento, se pudo observar, cómo al inducir una corriente eléctrica, se genera un campo magnético. Este último de la misma manera genera una corriente, y esta a su vez, crea un campo eléctrico. Esto causa que el anillo cerrado, levite.

¿Cómo son las líneas de fuerza en dicho fenómeno?

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