ESCUELA SUPERIOR DEL EJERCITO INSTITUTO DE CIENCIAS FSICASLABORATORIO DE FISICA C

NOMBRE: JOSE Andrade.PROFESOR: Ing. Jos ortega.Paralelo: 21Practica n 9INDUCCION ELECTROMAGNETICA

1. Resumen:El da jueves 17 de enero realizamos la prctica INDUCCION ELECTROMAGNETICA, primero hicimos la experiencia de tensin inducida en funcin del nmero de espiras en donde se encontraban tres espiras de diferente nmero (300, 900, 1200) conectadas entre s con un voltmetro, y al imn lo introducamos a travs de una espira y anotbamos el valor que mostraba el voltmetro. Esto lo hacemos a travs de las tres bobinas. Se hace el mismo proceso pero se cambia la polaridad del imn observando que ahora la tensin inducida en la bobina era de signo contrario.En el tercera experiencia usamos una bobina de 600 espiras y lo conectamos al medidor de voltaje, luego tomamos un imn y hacemos que rote sobre la espira, entonces observamos la lectura de la fem inducida y que tiene en particular. En el cuarto experimento, realizamos tres circuitos: Aire, hierro 1 y hierro 2 el cual pudimos observar en estos tres circuitos que la corriente variaba por lo tanto tambin variaba el campo magntico y armamos un circuito, donde energizamos una bobina de 1000 espiras para producir un campo magntico que indujo una fem sobre una bobina de 500 espiras. En el quinto experimento, utilizando las mismas bobinas usadas, despus energizamos la bobina de 1000 espiras para luego pasar de manera transversal la otra bobina constantemente, generando as una corriente inducida y as poder medir la tensin inducida con el voltmetro.Abstract:On Thursday January 17 we made the practice "electromagnetic induction", first we experience stress induced by the number of turns in which coils were three different numbers (300, 900, 1200) connected together with a voltmeter, and the magnet so we introduced through a coil and we noted the value showing the voltmeter. We do this through the three coils. Process is the same but the polarity of the magnet changes observed that now the voltage induced in the coil was of the opposite sign.In the third experiment we use a coil of 600 turns and connect the voltage meter, and then we take a magnet and rotating on the loop, then observe the reading of the induced fem and have in particular.In the fourth experiment, we made three circuits: Air, iron 1 and 2 which we observed in these three current circuits varied thus varying also the magnetic field and put up a circuit where energize a coil of 1000 turns to produce a magnetic field induced fem in a coil with 500 turns.In the fifth experiment, using the same coil used, then energize the coil of 1000 turns and then move transversally of the other coil constantly, thereby generating an induced current and thus the induced voltage can be measured with the voltmeter.Palabras claras:Induccin electromagntica: es el fenmeno que origina la produccin de unafuerza electromotriz(f.e.m. ovoltaje) en un medio o cuerpo expuesto a uncampo magnticovariable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce unacorrienteinducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faradayquien lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).Por otra parte,Heinrich Lenzcomprob que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magntico, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es vlido tanto para el caso en que la intensidad del flujo vare, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de l.Fuerza magntica: es la parte de lafuerzaelectromagntica total ofuerza de Lorentzque mide un observador sobre una distribucin de cargas en movimiento. Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre laelectricidady elmagnetismo. Las fuerzas magnticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magntica entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micro corrientes que macroscpicamente dan lugar a lneas de campo magntico cerradas que salen del material y vuelven a entrar en l. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro poloImn: Un imn es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes o metales ferro magntico (por ejemplo, hierro, cobalto, nquel y aleaciones). Puede ser natural o artificial.Corriente alterna.- Se denomina corriente alterna a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (o modulada) sobre la seal de la CA.2. Introduccin (teora) Magnetismo: es un fenmeno fsico por el que losobjetosejercenfuerzasde atraccin o repulsin sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente como elnquel,hierro,cobaltoy susaleacionesque comnmente se llamanimanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de uncampo magntico. El magnetismo tambin tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los dos componentes de laradiacin electromagntica, como por ejemplo, la luz.

Induccin electromagntica: es el fenmeno que origina la produccin de unafuerza electromotriz(f.e.m. ovoltaje) en un medio o cuerpo expuesto a uncampo magnticovariable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce unacorrienteinducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faradayquien lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday). Por otra parte,Heinrich Lenzcomprob que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magntico, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es vlido tanto para el caso en que la intensidad del flujo vare, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de l.La ley de induccin de Faraday establece que la Fuerza Electromotriz inducida en un circuito es igual a menos la derivada del flujo magntico con respecto del tiempo.Matemticamente se puede expresar como:1=Flujo magnticoenweber=Tiempoensegundosy el signoes debido a laLey de Lenz.La induccin electromagntica es el principio fundamental sobre el cual operantransformadores,generadores,motores elctricos, lavitrocermicade induccin y la mayora de las dems mquinas elctricas.De forma ms general, las ecuaciones que describen el fenmeno son:

Campo magntico: es el efecto sobre una regin del espacio, generado por unacorriente elctricao unimn, en la que unacarga elctrica puntual de valor(q), que se desplaza a unavelocidad, experimenta los efectos de unafuerzaque esperpendiculary proporcional tanto a la velocidad(v)como al campo(B). As, dicha carga percibir una fuerza descrita con la siguiente ecuacin.

Donde Fes lafuerza magntica,ves la velocidad yBel campo magntico, tambin llamadoinduccin magnticaydensidad de flujo magntico. (Ntese que tantoFcomovyBson magnitudes vectoriales y elproducto vectorialtiene como resultante un vector perpendicular tanto avcomo aB). El mdulo de la fuerza resultante ser

Fuerza magntica: es la parte de lafuerzaelectromagntica total ofuerza de Lorentzque mide un observador sobre una distribucin de cargas en movimiento. Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre laelectricidady elmagnetismo. Las fuerzas magnticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magntica entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micro corrientes que macroscpicamente dan lugar a lneas de campo magntico cerradas que salen del material y vuelven a entrar en l. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo

Imn: es un cuerpo o dispositivo con unmagnetismosignificativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes o metalesferro magnticos(por ejemplo, hierro, cobalto, nquel y aleaciones). Puede ser natural o artificial.

Ley de induccin electromagntica de Faraday: se basa en los experimentos queMichael Faradayrealiz en1831y establece que elvoltaje inducidoen uncircuitocerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en eltiempoelflujo magnticoque atraviesa unasuperficiecualquiera con el circuito como borde:1

Dondees el campo elctrico,es el elemento infinitesimal del contornoC,es ladensidad de campo magnticoySes una superficie arbitraria, cuyo borde esC. Las direcciones del contornoCy deestn dadas por laregla de la mano derecha.La permutacin de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integracin no cambie con el tiempo.Por medio delteorema de Stokespuede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

sta es una de lasecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes delelectromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando as al electromagnetismo.En el caso de uninductorconNvueltas de alambre, la frmula anterior se transforma en:

Donde Ves elvoltaje inducidoyd/dtes la tasa de variacin temporal del flujo magntico. El sentido del voltaje inducido (el signo negativo en la frmula) se debe a laley de Lenz.3. Equipos y materiales: bobina de 300 espiras bobina de 600 900 espiras bobina de 1200 espiras bobina de 500 espiras bobina de 1000 espiras yugo laminado ncleo en U laminado Galvanmetro Imn recto Aro de aluminio Hilo de soporte Fuente de voltaje regulable 0, OV-15, OV Interruptor, un polo, un borne conductores restato de 33 ohmios

4. Observaciones y datosEscriba sus observaciones de los experimentos realizados en esta prctica.a) Tensin inducida en funcin del nmero de espiras.a1) anote los datos obtenidos en este experimento

Tabla de datos 1

N de espiras300600(900)1200

(E dE) (mV)20 140 160 1

b) Sentido de circulacin de la corriente en funcin del movimiento de los polos del imn.b1) anote los datos obtenidos en este experimento.

Tabla de datos 2

N de espiras3006001200

(E dE) (mV)40 160 140 1

b2) diferencias entre los valores obtenidos en a1 y b1

N de EspirasDiferencia

30026-26=0

90047-45=2

1200100-100=0

La diferencia entre los valores se debe a que al introducir el imn en las espiras se lo realiza a diferentes velocidades.

c) Obtencin de tensin inducida alterna.c1) observaciones al girar el imnMientras el imn es introducido de una forma lenta o menos oscilacin la fem (fuerza electromotriz) se hace ms grande.

d) Tensin inducida en funcin del circuito magnticod1) Anote los datos obtenidos en este experimento.

Tabla de datos 3

Tensin inducida (EdE) (mV)

NcleoAire Fe(I)Fe(II)

Fem E81525

e) Tensin inducida en funcin de la superficie de las bobinas.e1) observaciones al deslizar la bobina.Si se desliza hacia arriba la aguja del voltmetro se desva hacia la izquierda, en cambio s se desliza hacia abajo la aguja va hacia la derecha.

f) Tensin inducida en funcin del campo del electroimn.f1) Anote los datos obtenidos en este experimento.Tabla de datos 4

(I dI)0.20.30.40.5

(E dE) (mV)28 142 157 168 1

5. Anlisis de resultados Cmo varia la tensin inducida en funcin del nmero de espiras?Mientras ms espiras hay el campo magntico es ms grande por lo que la tensin inducida aumenta tambin.

Por qu es preferible conectar las bobinas en serie para este experimento y no utilizarlas una a una?Por qu en serie se forma una sola resistencia, y podran aguantar una mayor corriente

Como influyen los polos del imn en el sentido de circulacin de la corriente inducida?Depende, con cierta posicin de los polos del imn se crea un campo magntico y al realizar el producto cruz o al aplicar la ley de la mano derecha este me da una direccin de la corriente.

Qu tipo de corriente se induce al girar el imn?Cuando el imn comienza a rotar, en el sistema se genera una diferencia de potencial capaz de producir una corriente elctrica. De este modo se producen tensiones elctricas entre sus bordes, cuya polaridad es positiva o negativa, se invierte alternativamente con el pasar del tiempo. Cuando esta tensin se aplica a un circuito elctrico, produce en l una corriente alterna que se caracteriza por una inversin alternativa, con idntica frecuencia, cuya representacin grfica, en funcin del tiempo, tiene la forma de una lnea sinusoidal.

Cmo depende la tensin inducida del tipo de ncleo de la bobina inducida?La tensin inducida depende del material con el cual est elaborado el ncleo de la bobina. Cmo varia la fem inducida en el experimento?En el experimento e la fem inducida varia su sentido dependiendo de la posicin en la cual se mueva la espira, por lo que la aguja del voltmetro muestra este cambio.La variacin de la intensidad de corriente en una bobina da lugar a un campo magntico variable. Este campo magntico origina un flujo magntico tambin variable que atraviesa la otra bobina e induce en ella, de acuerdo con la ley de Faraday-Henry, una fuerza electromotriz.

6. Conclusiones Mediante esta prctica logramos concluir si queremos generar o inducir una fem (fuerza electromotriz) se debe perturbar un campo magntico cerca de un conductor.

Se logr concluir que a medida que ms lneas de campo magntico atraviesan la espira el flujo magntico que pasa es mayor por lo que la espira induce un corriente que trata de disminuir ese flujo hasta que llega un momento en el que se estabilizan produciendo as una fem inducida.

Durante la experiencia de tensin inducida en funcin del campo del electroimn se logr determinar que para reducir o elevar el valor de la fem inducida necesitamos variar el nmero de espiras en la bobina inductora y en la bobina inducida.7. Referencias bibliogrficas: Gua de Laboratorio de Fsica B. ICF - ESPOL. Revisin II http://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday Sears, Francis. Semansky A, Fsica universitaria.