Induccion electromagnética

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Induccion electromagnética

  1. 1. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2OBJETIVOSGenerar fuerza electromotriz utilizando campos magnéticosRESUMENEn esta práctica pudimos aprender sobre inducción electromagnética y sobre laobtención de la tensión inducida alterna como en el experimento C que consistía enhacer girar el imán por encima de una bobina de un numero X de espiras la cual estabaconectada a una fuente de voltaje la cual se podía observar que al girar el imán elvoltímetro que estaba conectado a la bobina comenzaba a moverse de un lado haciaotro ya que lo que recibía esta era corriente alterna.INTRODUCCIÓNInducción electromagnéticaLa inducción electromagnética es un fenómeno muy importante en la sociedad actual.Las centrales eléctricas producen por inducción electromagnética la electricidad que llegaa nuestras casas, los generadores transformadores, motores eléctricos....Funcionan concorriente eléctrica inducida.Oersted había demostrado que una corriente eléctrica crea a su alrededor un campomagnética. Muchos científicos intentaron obtener el fenómeno inverso, inducir unacorriente eléctrica a partir de un campo magnético.Experiencias de Faraday (1831)1ª ExperienciaSe enrollan dos bobinas alrededor de una barra de hierro. La primera se conecta a unapotente batería, la segunda a un galvanómetro para medir la corriente inducida al cerrary abrir el interruptor.
  2. 2. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2Resultados: Al conectar el interruptor se induce una corriente eléctrica en la segunda bobina. Las corrientes en las dos bobinas circulan en sentidos contrarios. Al desconectar el interruptor se induce de nuevo una corriente eléctrica en la segunda bobina. Ahora la corriente inducida tiene sentido opuesto al caso anterior.Faraday concluye que se induce corriente en la segunda bobina mientras aumenta odisminuye la intensidad de corriente en la primera bobina, no mientras se mantiene cte.La inducción de corriente eléctrica en un circuito es debido a campos magnéticosvariables.2ª ExperienciaConectamos una bobina a un galvanómetro para poder medir la corriente inducida alintroducir y extraer un imán.Resultados: Si acercamos el imán a la bobina aparece una corriente inducida durante el movimiento del imán. El sentido de la corriente inducida en la bobina se invierte si alejamos el imán. Con la bobina y el imán fijos no hay corriente inducida.Los mismos resultados se obtienen si mantenemos fijo el imán y movemos la bobina, osi cambiamos el imán por una espira o bobina conectada a una batería.La intensidad de la corriente inducida depende de la velocidad con la que movamos elimán, de la intensidad del campo magnético del imán, y del número de espiras de labobina.
  3. 3. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2Simultáneamente, Henry descubría que cuando un conductor se mueveperpendicularmente en el seno de un campo magnético se origina una d.d.p entre losextremos del conductor que proporciona una corriente si los extremos están cerradosformando un circuito.Si invertimos el movimiento del conductor se invierte el sentido de la corriente.Podemos definir la inducción electromagnética como el fenómeno consistente enprovocar o inducir una corriente eléctrica mediante un campo magnético variable.Llamamos inductor al que crea el campo magnético e inducido donde aparece lacorriente inducida, también primario y secundario.Ley de Faraday (o de Faraday-Henry)Una corriente eléctrica se establece cuando existe una diferencia de potencial entre dospuntos del conductor. Al dispositivo capaz de generar esta diferencia de potencial se lellama generador y a la diferencia de potencial entre los polos fuerza electromotriz fem,e. En las experiencias de Faraday-Henry el generador es el campo eléctrico variable.Como el generador es, en nuestro caso, un flujo magnético variable y no una pila, noexiste resistencia interna, por lo que hablaremos indistintamente de fuerzaelectromotriz o diferencia de potencial inducida.En dichas experiencias la desviación de la aguja del galvanómetro era mayor cuantomayor era la rapidez del movimiento relativo entre bobinas o entre imán y bobina
  4. 4. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2Esto se interpreta pensando que lo que varía en el movimiento relativo entre un campomagnético y una bobina es el número de líneas del campo magnético que atraviesan lasespiras, por tanto “ La corriente eléctrica es inducida por el campo magnético”Ley de Faraday“La fuerza electromotriz, ε, que da lugar a la corriente eléctrica inducida en un circuitoes igual a la rapidez con que varía el flujo magnético a través del mismo.”ε inducido = -dΦ/dt Si el flujo no es variable en el tiempo ε = -ΔΦ/Δt Unidad W/s = VoltioSi el circuito es una bobina de ε = -N.(dΦ/dt)N espirasPodemos calcular la intensidad de la corriente inducida en un circuito, si conocemos suresistencia eléctrica R y la fuerza electromotriz inducida εI = ε/R = -(1/R).(dΦ/dt)Ley de Lenz¿A qué se debe el signo negativo de la Ley de Faraday?La Ley de Lenz “El sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por dichacorriente tiende a oponerse a la creación del flujo magnético que la ha originado.”
  5. 5. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2Supongamos que acercamos un imán con el polo norte dirigido hacia una espira. Comolas líneas son salientes, al acercar el imán a la espira aumenta el flujo del campo entranteo la espira.La corriente inducida tendrá que originar un campo cuyas líneas se opongan al aumentode flujo entrante. Por regla de la mano derecha obtenemos el sentido de la corriente. Elsistema tiende a mantener constante el flujo a través de la espira.Esto explica también porque al variar más rápidamente, la corriente inducida es mayor.De este modo, el campo opuesto originado por la corriente de la espira es más intenso.Si alejamos el imán de la espira la corriente será inducida en sentido contrario, puesdisminuye el flujo entrante por la parte izquierda y la corriente inducida debe producirun campo cuyas líneas en el interior de la espira sean entrantes por la izquierda.La ley de Lenz afirma que el sentido de la corriente inducida en una espira al acercarle elpolo norte de un imán es tal que se opone al incremento de flujo magnético.El sentido de la corriente inducida es tal que la espira equivale a un imán con su polonorte enfrentado al polo norte del imán inductor. De este modo la corriente inducidadificulta el avance del imán, es decir, se opone a la causa que la origina.
  6. 6. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A) Tensión inducida en función del número de espiras Arma el equipo de acuerdo a la figura 4. Desplace el imán con velocidad constante por el interior de cada bobina. Registre los valores en la tabla que aparece en el informe de esta práctica. B) Sentido de circulación de la corriente en función del movimiento de los polos del imán Invierta los polos del imán en la figura 4. Repita el proceso del literal anterior. Registre sus observaciones en el informe de esta práctica. C) Obtención de tensión inducida alterna Arme el equipo de acuerdo a la figura 5. Gire el imán aumentando la velocidad de rotación hasta que la aguja del multimetro casi no oscile, en estas condiciones detenga la rotación del imán y cambien el alcance de 100mV por un alcance de 30mV corriente alterna. Gire el imán aumentando lentamente la velocidad angular. Analice el comportamiento del mili voltímetro en los dos casos realizados ahora, proponga alguna explicación.
  7. 7. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2D) Tensión inducida en función del circuito magnético Arme el circuito de acuerdo con la figura 6. Conecte el interruptor S y registre los valores en la tabla del informe.E) Tensión inducida en función de la superficie de las bobinas Arme los equipos como se señala en la figura 7 Deslice la bobina de 500 espiras como se indica en la figura 7 y registre sus observacionesF) Tensión inducida en función del campo del electroimán Arme el equipo como se muestra en la figura 8. Registre los datos en su informe
  8. 8. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2 G) Sentido de la corriente inducida Arme el equipo como se sugiere en la figura 9. Con el aro de aluminio en reposo conecte el interruptor S del circuito. Registre lo que ocurre con el aro de aluminioRESULTADOS A) Tensión inducida en función del número de espiras A1) anote los datos obtenidos en este experimento Tabla de datos 1 Nº espiras 300 900 1200 E (mV) 26 52 82 B) Sentido de la circulación de la corriente en función del movimiento de los polos del imán B1) anote los datos obtenidos en este experimento Tabla de datos 2 Nº espiras 300 900 1200 E (mV) 28 55 100 B2) diferencias entre los valores obtenidos en a1 y b1 La diferencia entre los valores se debe, a que al momento de introducir el imán en las espiras se lo realizó a diferentes velocidades, por ende nuestras lecturas de datos se ve afectada.
  9. 9. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2 C) Obtención de tensión inducida alterna C1) Obtención al girar el imán (ver figura 5) Al hacer girar el imán se puede observar que se produce una variación del flujo magnético, esto se debe a que varía el área limitada por el conductor. También varía su orientación respecto al tiempo. D) Tensión inducida en función del circuito magnético D1) Anote los datos obtenidos en este experimento Tabla de datos 3 Bobina Inducida ε(mV) Aire Fe(I) Fe(II) 0.5 mV 2mV 2.5mV E) Tensión inducida en función de la superficie de las bobinas. E1) Observaciones al deslizar la bobina Si se desliza la bobina hacia arriba la aguja del voltímetro se desvía hacia la izquierda, ocurre lo opuesto al deslizar la bobina hacia abajo. Se presenta una variación de flujo magnético. G) Sentido de la corriente inducida G1) observaciones al cerrar el interruptor Al momento en que se cierra el interruptor, el aro de aluminio se repele con respecto a la barra y ocurre lo contrario cuando se abre el interruptor.2. ANALISIS A) Como varia la tensión inducida en función del número de espiras? La tensión inducida en función del número de espiras varía aproximadamente un factor de 30. Esto se pude comprobar al aplicar la ley de Faraday – Henry con la siguiente fórmula:
  10. 10. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2Al aumentar el número de espiras y manteniéndose el flujo magnéticoconstante, aumenta la FEMb) Porque es preferible conectar las bobinas en serie para este experimento y noutilizarlas una a una?Es preferible conectar las bobinas en serie para este experimento debido a que enesta conexión comparten la misma corriente.c) Como influyen los polos del imán en el sentido de circulación de la corrienteinducida?Al presentarse una variación en el sentido de los polos del imán, esto influye aque el sentido de la corriente inducida también varíe.d) Que tipo de corriente se induce al girar el imán?Cuando el iman comienza a rotar, en el sistema se genera una diferencia depotencial capaz de producir una corriente eléctrica. De este modo se producentensiones eléctricas entre sus bordes, cuya polaridad es positiva o negativa, seinvierte alternativamente con el pasar del tiempo. Cuando esta tensión se aplica aun circuito eléctrico, produce en él una corriente alterna que se caracteriza poruna inversión alternativa, con idéntica frecuencia, cuya representación gráfica, enfunción del tiempo, tiene la forma de una línea sinusoidal.e) Como depende la tensión inducida del tipo de núcleo de la bobina inducida?La tensión inducida depende del material con el cual está elaborado el núcleo dela bobina.f) Como varia la fem inducida en el experimento e?En el experimento e la fem inducida varia su sentido dependiendo de la posiciónen la cual se mueva la espira, por lo que la aguja del voltímetro muestra estecambio.La variación de la intensidad de corriente en una bobina da lugar a un campomagnético variable. Este campo magnético origina un flujo magnético también
  11. 11. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2 variable que atraviesa la otra bobina e induce en ella, de acuerdo con la ley de Faraday-Henry, una fuerza electromotriz. h) Interprete las observaciones del experimento g? Si en un circuito eléctrico aumenta la intensidad de corriente, la f.e.m. inducida se opone al voltaje aplicado y tiende a impedir dicho aumento y cuando la intensidad disminuye, la f.e.m. inducida se suma al voltaje aplicado y tiende a impedir que la intensidad disminuya.DISCUSIÓNTensión inducida en función del número de espiras.Los diferentes valores que obtuvimos en la práctica no concuerdan ya que al momentode introducir el imán no se lo realizo de la manera correcta, es decir no se pudomantener una velocidad constante al momento de deslizar el imán dentro de cadabobina. Además no se tuvo los instrumentos necesarios para la recolección de los datos.Tensión inducida alternaCuando un conductor cerrado se hace girar en el seno del campo magnético producidopor un imán se genera en su interior una diferencia de potencial capaz de producir unacorriente eléctrica. De este modo se producen tensiones eléctricas entre sus bordes cuyapolaridad positiva/negativa, se invierte alternativamente con el pasar del tiempo.Cuando esta tensión se aplica a un circuito eléctrico, produce en él una corriente alternaque se caracteriza por una inversión alternativa, con idéntica frecuencia, del sentido delmovimiento de los portadores de carga.Tensión inducida en función del circuito magnéticoLa fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la quevaría el flujo magnético que lo atraviesa.O en forma matemática:
  12. 12. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2El signo negativo se debe a que el voltaje inducido tiene un sentido tal que estableceuna corriente que se opone al cambio de flujo magnético. El cambio del número delíneas magnéticas que pasan por un circuito induce una corriente en él, si el circuito estácerrado, pero el cambio siempre induce una fuerza electromotriz, esté o no el circuitocerrado.Sentido de corriente inducidaLas corrientes que se inducen en un circuito se producen en un sentido tal que con susefectos magnéticos tienden a oponerse a la causa que las originó.Así, cuando el polo norte de un imán se aproxima a una espira, la corriente inducidacirculará en un sentido tal que la cara enfrentada al polo norte del imán sea tambiénNorte, con lo que ejercerá una acción magnética repulsiva sobre el imán, la cual espreciso vencer para que se siga manteniendo el fenómeno de la inducción.Inversamente, si el polo norte del imán se aleja de la espira, la corriente inducida ha deser tal que genere un polo Sur que se oponga a la separación de ambos. Sólomanteniendo el movimiento relativo entre espira e imán persistirán las corrientesinducidas, de modo que si se detiene el proceso de acercamiento o de separacióncesarían aquéllas y, por tanto, la fuerza magnética entre el imán y la espira desaparecería.CONCLUSIÓNPodemos concluir que la tensión inducida entre 2 bobinas es mayor cuando tienen unnúcleo ya que al realizar el experimento E se pudo observar que al principio cuando solouna de ellas tenia núcleo apenas se notaba el movimiento del voltímetro en cambiocuando pusimos las dos bobinas con su respectivo núcleo se observaba que el voltímetrose movía con mayor intensidad a pesar de que era aun muy bajaBIBLIOGRAFÍA-http://www.monlau.es/btecnologico/electro/induccion.htm-www.unicrom.com/inducción-electromagnetica-Serway, R (1993), Fisica, vol. II Paginas 824-831 .Edit McGraw-HiH, tercera ediciónrevisada 1993
  13. 13. Inducción Electromagnética Erick Conde Paralelo: 2

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