Taller De Fisica

OBJETIVOS

Generar fuerza electromotriz utilizando campos magnéticos

RESUMEN

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o por movimientos relativos a un campo constante. Distintos factores influyen en la fem que se induce en una bobina, como lo son su número de espiras, su configuración (si tienen un material ferromagnético en su interior) y de su movimiento con respecto al campo magnético. Lo que esta fem inducida trata es oponerse al cambio del flujo magnético.

INTRODUCCIÓN

Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

El movimiento de un conductor de longitud L situado en un campo magnético B, hace que sobre cada electrón del conductor actúe una fuerza magnética. Dicha fuerza hace que los electrones se desplacen hacia un extremo (dependiendo de la dirección del campo) en donde se acumulan. Como resultado de este movimiento, se obtiene una distribución de cargas que genera un campo eléctrico dirigido a lo largo del conductor.

El movimiento de los electrones continúa hasta que la fuerza magnética se equilibra con la fuerza eléctrica cuando el conductor se desliza sobre otro conductor estacionario, cuya forma es tal que constituyen una trayectoria cerrada. Es así como dentro de los conductores se establece una corriente eléctrica i, llamada corriente eléctrica inducida, cuya dirección en sentido convencional es anti horario.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Materiales a Utilizarse

Bobinas de 300 y 900 espiras

Núcleo en U laminado

Imán recto

Fuente de voltaje regulable 0,0 V - 15,0 V

Conductores

Tensión inducida en función del número de espiras

Para esta actividad, se debe armar el circuito mostrado a continuación, formado por bobinas de 300 y 900 espiras. En la práctica, se reemplazó la bobina de 300 espiras por 2 de 900.

Una vez que el equipo esté listo, coger el imán en forma de herradura y desplazarlo por el interior de la bobina, tratando que este desplazamiento sea a velocidad constante. Esto para cada una de las bobinas, siempre desplazando el mismo polo del imán. Mientras se realiza este movimiento, observar las lecturas del voltímetro.

Sentido de circulación de la corriente en función del movimiento de los polos del imán

Para esta parte de la experimentación, se emplea el mismo equipo de la sección anterior. Ahora, lo que ocurre es que trabajamos con el polo contrario al que usamos en la actividad a. Observar qué lecturas da el voltímetro ahora. No olvidar que para esta sección se deberá desplazar el imán con la misma velocidad con que se lo hizo anteriormente.

Obtención de tensión inducida alterna

El equipo que se emplea para esta actividad es el siguiente, formado por una bobina de 300 espiras (en realidad se trabajó con 2 de 900) con un núcleo de hierro en su interior; la bobina conectada a un multímetro y expuesta a un imán que rota encima de ella:

Con unos cables, suspender el imán en forma de herradura y enrollar el cable, de manera que al soltarlo el imán comience a girar libremente. Observar lo que ocurre con la aguja del multímetro a medida que aumenta la velocidad de rotación del imán.

Tensión inducida en función del circuito magnético

Para esta actividad, se deberá armar de tres maneras el equipo formado por dos bobinas: una de 1000 espiras conectada a una fuente de voltaje y la otra de 500 espiras conectada a un voltímetro. Lo que variará será el material que se introduce en la bobina conectada al voltímetro, tal y como lo muestran las figuras siguientes:

Para cada una de las disposiciones mostradas, conectar el interruptor S y registrar los valores que marque el voltímetro.

DATOS Y RESULTADOS

Tensión inducida en función del número de espiras

Tabla 1.- Valores de fem inducida en las bobinas al desplazar un imán a través de ellas. El valor que se tomó fue el máximo al ingresar el imán a las bobinas. Se trabajó con el polo norte del imán.

Nº Espiras 300 900

ε (mV)

±∆ε=±5mV 10mV 30mV

Observaciones:

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