F IIPract06CorrienteElectricaInducida Faraday

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA NÚCLEO ARAGUA-SEDE MARACAY

DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERIA CÁTEDRA DE FÍSICA

PRACTICA #6. CORRIENTE ELECTRICA INDUCIDA. (FARADAY). OBJETIVO: Observar los efectos producidos por un campo magnético. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

 Verificar el efecto producido en la aguja de un galvanómetro al colocar en diferentes

posiciones un imán permanente en el interior de una bobina.

 Producir en el laboratorio el fenómeno de inducción electromagnética utilizando un

electroimán.

 Verificar el efecto producido en la aguja de un galvanómetro al colocar dos bobinas de

frente en reposo.

 Verificar que las líneas de campo magnético en un solenoide se concentran en su mayoría

en el interior de este.

 Medir la fuerza creada en el interior del solenoide.

 Comprobar la acción magnética de la corriente.

MATERIALES UTILIZADOS:  1 galvanómetro.

 2 bobinas de 100 espiras.

 1 imán recto.

 1 fuente de tensión continua de 0 - 10 Voltios.

 1 núcleo de hierro en U.

 1 núcleo de hierro recto.

 1 interruptor unipolar.

 8 cables de conexión

 1 dinamómetro de O - 5 N.

 2 bobinas de núcleo cuadrado.

 1 bobina de 100 espiras y diámetro de 1 cm.

 1 soporte elevador.

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 1 amperímetro de (0-5 )Adc

INFORMACION

FUNDAMENTAL:

La Ley de la inducción electromagnética de Faraday, es una de las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo, es diferente en cuanto a que hay un buen número de experimentos sencillos de los cuales la Ley puede deducirse, tales experimentos fueron llevados a cabo por Michael Faraday (Inglaterra. 1831).

La figura 6.1 muestra los terminales de una bobina conectada a un galvanómetro. Normalmente no seria de esperarse que este instrumento se desvíe debido a que parece que no hay fuerza electromotriz en este circuito. Pero si introducimos un imán recto en la bobina con su polo norte dirigiéndose hacia ella, ocurre una cosa notable. Mientras el imán se esta moviendo, el galvanómetro se desvía, poniendo de manifiesto que esta pasando una corriente por la bobina. Si el imán se sostiene fijo con respecto a la bobina, el galvanómetro no se desvía. Si el imán se mueve alejándose de la bobina, el galvanómetro se desvía nuevamente, pero en sentido contrario, si usamos el extremo del polo sur sucede todo lo contrario al movimiento anterior del galvanómetro. Lo que importa es el movimiento relativo del imán y de la bobina.

La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz inducida. Faraday pudo deducir de experimentos como esto la Ley que da su magnitud y dirección. Esta f.e.m. es muy importante en la práctica.

Figura 6.1

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el galvanómetro se desvía momentáneamente, pero en sentido contrario, en esta experiencia habrá una f.e.m. inducida en la bobina de la izquierda siempre que cambie la corriente en la bobina de la derecha. Lo importante es la rapidez con la cual cambia la corriente y no la magnitud de la corriente.

Figura 6.2

Faraday tuvo la intuición de darse cuenta que el cambio en el flujo ФB de inducción magnética para la bobina de la izquierda en las figuras 6.1 y 6.2 es el factor común importante. Este flujo puede ser producido por un imán recto o por una espira de corriente. La Ley de Faraday de la inducción dice que la fuerza electromotriz inducida E en un circuito es igual al valor negativo de la rapidez con la cual esta cambiando el flujo que atraviesa el circuito en forma de ecuación

ε

= -dФB/dt

Esta ecuación se llama Ley de la Inducción de Faraday. Si son N espiras la f.e.m. esta dada por la siguiente expresión:

ε

= -dФB/dt = - d(NФB)/dt

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PROCEDIMIENTO 1:

1. Monte el circuito como el de la figura 6.1. 2. Conecte el galvanómetro a la bobina.

3. Introduzca el polo norte del imán en la bobina.

4. Observe el efecto producido en la aguja del galvanómetro. 5. Retire el imán de la bobina.

6. Observe la aguja del galvanómetro.

7. Introduzca el polo sur del imán en la bobina.

8. Observe el efecto producido en la aguja del galvanómetro.

9. Retire el imán recto de la bobina y observe la aguja del galvanómetro.

PREGUNTAS 1:

1. ¿Para que utilizamos el galvanómetro en este experimento?

2. ¿Qué observa al introducir el polo norte del imán en el interior de la bobina? 3. ¿Qué se observa al sacar la parte del imán correspondiente al polo norte?

4. ¿Qué observa al introducir y sacar la parte del imán que corresponde al polo sur? 5. ¿Hay diferencia si movemos solo la bobina, solo el imán ó ambos a la vez? 6. ¿Qué sucede si introducimos el imán y lo dejamos dentro de la bobina, cuando

introducimos el imán en la bobina primero en un sentido y luego en otro, como es la desviación de la aguja del galvanómetro?

7. ¿Qué sucede cuando se está cambiando el flujo magnético total que enlaza a un circuito magnético cerrado?

PROCEDIMIENTO 2:

1. Monte el circuito como el de la figura 6.2.

2. Conecte los terminales de la bobina 1 a un interruptor en serie con la fuente de alimentación.

3. Conecte los terminales de la bobina 2 a los terminales del galvanómetro. 4. En cada caso use núcleo de aire y núcleo de hierro.

5. Coloque las bobinas 1 y 2 en paralelo a las distancias de (1, 2, 3, 4, 5, 6}.cm respectivamente.

6. Cierre el interruptor y observe el galvanómetro en cada caso.

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9. Abra y cierre el interruptor periódicamente, observe el galvanómetro.

PREGUNTAS 2:

1. ¿Es importante la rapidez con que cambia la corriente? 2. ¿Es importante la magnitud de la corriente?

3. ¿Qué significado tiene el signo negativo en la ecuación de la Ley de Inducción de Faraday?

4. Mida la corriente inducida, el tiempo en forma aproximada y el flujo ФB

mediante las ecuaciones:

β =μ

0

ni y Ф

B= BA

5. Cuando se cierra el interruptor en el circuito de la figura 6.2. ¿Qué observa en el galvanómetro?

6. ¿Qué observa en el galvanómetro cuando, el interruptor se abre?

7. ¿Qué observa en el galvanómetro cuando se mantiene un cierto tiempo cerrado el interruptor?

8. ¿Cómo es la corriente inducida en la bobina cuando se introduce un núcleo de hierro, en comparación, cuando el núcleo es aire?

PROCEDIMIENTO 3:

1. Desarrolle el montaje de la figura 6.4

Figura 6.4

2. Calibre el dinamómetro en cero Newton.

3. Introduzca la barra de hierro 1/3 de la longitud de esta en la bobina.

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5. Cierre el interruptor S

6. Observe que sucede a la barra-a de hierro.

7. Mida la corriente con el amperímetro.

8. Registre la fuerza en el dinamómetro ocasionada por el desplazamiento de la

barra.

9. Abra el interruptor y observe la barra.

PREGUNTAS 3:

1. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza registrada por el dinamómetro?

2. ¿Dónde se encuentra la mayor parte del campo magnético?

3. ¿Qué sucede cuando se disminuye la diferencia de potencial entre los

terminales de la bobina?

4. ¿Por qué el núcleo del dinamómetro regresa a su posición de reposo cuando se

abre el interruptor S?

PROCEDIMIENTO 4:

1. Realice el montaje de la figura 6.5

Figura 6.5

2. Aplique una diferencia de potencial de 6 voltios. 3. Observe el galvanómetro al cerrar S.

4. Invierta la polaridad en la bobina conectada a la fuente de tensión. 5. Observe el galvanómetro.

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7. Mantenga el interruptor cerrado por un cierto tiempo y observe el galvanómetro

PREGUNTAS 4:

1. ¿Qué sucede con la aguja del galvanómetro cuando: se cierra el interruptor, se abre el interruptor y se mantiene cerrado el interruptor?

2. ¿Qué nombre recibe la corriente registrada?

3. ¿Por qué no se mantiene la aguja del galvanómetro estable fuera de la posición de reposo?

4. ¿Qué nombre recibe las dos bobinas empleadas?

5. ¿Por qué oscila la aguja del galvanómetro, sí la bobina conectada a él, no está conectada a la fuente?

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA.

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BLATT Frank J. Fundamentos de Física. México. Editorial Prenticc Hall Hispanoamericana. 1993.

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CROMER Alan H. Física para las Ciencias de la Vida. Editorial Reverté. 1991. Barcelona.

FISHBANE Paul M. Física para Ciencias e Ingeniería. México. Harla. Tomo II.

GINTEL 1.; Rojo O. Curso de Física Básica. México. Editorial Mc. Graw - Hill.

MARIN Alonso F. Cerca de la Física. España. Editorial Alhambra. 1990

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McKELVEY John P. Física para la Ciencia e Ingeniería. México. Editorial Harla. Tomo II. 1993.

RESNICK: Halladay. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. México. Editorial Continental. Tomo II.1997.

SOLOMON Gartenhaur. Física II. Editorial Intercontinental. 1994.

Figure

Figura 6.5 2. Aplique una diferencia de potencial de 6 voltios. 3. Observe el galvanómetro al cerrar S.

Figura 6.5

2. Aplique una diferencia de potencial de 6 voltios. 3. Observe el galvanómetro al cerrar S. p.6

Referencias

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