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1. OBJETIVOS
Estudiar los fenmenos bsicos de la induccin electromagntica
Determinar la relacin entre corriente inducida y la variacin de
flujo magntico inductor.
2. MATERIALES
Galvanmetro Solenoides Comps magntico e imanes Llave de tipo de
presin reversible Restato Tornillo de metal Fuente de voltaje VCD
Conexiones
3. FUNDAMENTO TERICO
La induccin electromagntica, es el fenmeno por el cual se genera
corriente I en una bobina conductora cerrada circuito, debido a las
variaciones del flujo magntico en el tiempo que existen en la regin
donde ellas estn ubicadas. Michael Faraday hacia 1830 descubri este
fenmeno, el cual se puede producir por la accin de un imn en
movimiento, por una corriente variable en el tiempo que circula por
un circuito por la variacin del rea de la bobina y/o circuito.La
Ley de Induccin de Faraday establece:
La fem () inducida en una espira cerrada es igual a menos la
razn temporal del cambio del flujo magntico () a travs de la
espira
Esta ley se complementa con la Ley de Lenz que establece:
El sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse
mediante sus acciones electromagnticas a la causa que la
produce.
Se puede explicar visualmente mediante los siguientes
esquemas.
4. PROCEDIMIENTO
PROPIEDADES MAGNETICAS DE LOS SOLENOIDES.Conectamos el solenoide
(posicin este-oeste) tal como indica el circuito de la figura 2,
manteniendo la posicin relativa del solenoide y comps. Cerramos la
llave y anotamos la direccin en el cual el polo norte de la aguja
es deflectada. Anotamos tambin la direccin de la corriente
alrededor de la hlice que constituye el solenoide.
Invertimos el sentido de la corriente y haga las mismas
anotaciones.EL PRINCIPIO DEL ELECTROIMNColoque el solenoide en
direccin este-oeste del comps de modo que la aguja no este
deflectada mas de 10 con respecto al eje del solenoide cuando la
llave esta abierta. Cierre la llave y anote la posicin. Invierta la
corriente y anote la posicin de la aguja. Inserte ahora el tornillo
de metal en el interior de la bobina. Qu observa?OBSERVACION
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDAConecte las terminaciones de un
solenoide al galvanmetro como muestra la figura 3. Examine la
direccin en la cual el alambre de la bobina esta arrollada.
Induciendo el imn tal como se indica en la figura 3, anote la
deflexin del galvanmetro, en cado caso (hacia arriba, hacia abajo y
determine de que modo la figura fluye la corriente alrededor de la
bobina (horario o antihorario).
Mirando de arriba hacia abajo y moviendo el imn adentro y hacia
fuera, observe lo que sucede y regstrelo en su informe:
Al cambiar la rapidez del movimiento del imn se produce lo
anteriormente pero con mayor intensidad.
La polaridad producida en la bobina por la corriente inducida,
se hallara con la regla de la mano derecha.FUERZA ELECTROMOTRIZ
INDUCIDA ENTRE DOS CIRCUITOSAlineamos dos solenoides de modo que
sus ejes estn paralelos y los enrollamientos estn en la misma
direccin como se indica en la figura 4.
El solenoide conectado a una pila se denomina primario o
inductor y el otro es el secundario o inducido.
Con la llave cerrada mover la bobina primaria hacia atrs o hacia
adelante como se hizo con el imn.
Si la aguja del galvanmetro se deflecta demasiado reduzca la
corriente en el primario.
Observe las direcciones de la corriente en el secundario y haga
los diagramas similares al mostrado en cada uno de los diagramas
debe indicar lo siguiente:
1) La direccin de la corriente en el primario
2) La direccin del movimiento del primario (hacia o desde el
secundario)
3) La direccin de la corriente inducida en el secundario.
Qu sucedera si en lugar del primario se mueve el secundario?
Con la bobina primaria cerca de la secundaria, vare la corriente
en el primario bruscamente, abriendo o cerrando el circuito.
Observe la amplitud relativa de la deflexin de la aguja del
galvanmetro. Registre sus observaciones en dos diagramas de un
amanera similar a la sugerida anteriormente mostrando en estos
casos cuando la llave ha sido cerrada y cuando ha sido abierta.
LEY DE LENZ
Armamos el circuito como lo muestra la figura 5, donde las
bobinas circulares se deben colocar una por una y que no choquen en
la mesa. Cuando la llave est abierta, colocar la bobina circular lo
mas cercano posible del solenoide pero tratar que no lo toque, acto
seguido conecte rpidamente qu observa? Luego desconecte rpidamente
qu observa? Repetimos el paso anterior pero colocando el tornillo
de hierro en el solenoide qu observa?. Repita pero conectndolo en
el sentido contrario y luego desconectando Qu concluye? como en el
paso 3, pero sin desconectar el solenoide de la fuente seprelo con
lentitud alrededor de 1/2 cm de la bobina y desconecte rpidamente
Qu sucede?. Repita esta accin pero cuando est conectado con la otra
polaridad Qu concluye? Repetimos los pasos 3 y 4 con las otras
bobinas Qu concluye? Repetimos el paso 3 cuando el solenoide est
separado 1 y 2 cm respectivamente Qu concluye? Repita el paso 4
separando el solenoide 1 y 2 cm respectivamente Qu concluye?
5. CUESTIONARIO
1. Que relacin observa usted entre la conducta de un solenoide
por el que pasa corriente elctrica y un imn de una barra? Conducta
del Solenoide con el imn.
Cuando movemos un imn permanente por el interior de una bobina
solenoide formado por un enrollado de alambre de cobre con ncleo de
aire, el campo magntico del imn provoca en las espiras del alambre
la aparicin de una fuerza electromotriz (FEM) o flujo de corriente
de electrones. Este fenmeno se conoce como induccin magntica. La
existencia de ese flujo de electrones o corriente elctrica, se
puede comprobar instalando un galvanmetro (G) en el circuito de la
bobina solenoide.
Conducta del Solenoide con la corriente elctrica.
Cuando hacemos pasar corriente por una bobina, el campo magntico
creado por la corriente al pasar a travs de la bobina ser mucho
mayor, puesto que el campo magntico final ser la suma de campos
creados por cada una de las espiras. As pues, en una bobina, el
campo magntico ser ms intenso cuanto mayor sea la intensidad de
corriente que circule por ella y el nmero de espiras que contenga
la bobina. De esta forma, una bobina, por la que circule una
corriente elctrica equivaldra a un imn de barra. El sentido de las
lneas de fuerza se determina a partir de cualquiera de sus
espiras.2.- Mencione por lo menos dos regla prcticas para
determinar la polaridad de un solenoide que lleva corriente
elctrica.
Observe en la figura 9-2 que la direccin en la que fluye la
corriente determina cul de los dos extremos del inductor ser el
polo norte. Para identificar este polo se usa la regla de la mano
derecha en una de sus variantes. Tomamos el inductor con la mano
derecha en forma tal que los dedos apunten en la direccin de flujo
de la corriente. El pulgar indicar el norte
Figura 9-2 Identificacin de los polos de un solenoide por donde
circula una corriente elctrica
Otra forma de determinar los polos de un solenoide es fijarse el
sentido del campo magntico generado por este, donde si el campe
magntico es saliente indica el polo norte, y donde es entrante
indica el polo sur.
3. Qu efecto produce la insercin de una varilla metlica en el
interior de una bobina que lleva una corriente elctrica? cmo seria
la configuracin de las lneas de fuerza magntica?
Cuando ponemos la varilla metlica en el interior de la bobina y
luego hacemos circular corriente por la bobina, el campo magntico
se refuerza extraordinariamente en su interior, y la bobina se
convierte en un poderoso imn con mltiples aplicaciones.4.- usando
la ley de lenz indique el sentido de la corriente y la polaridad en
el solenoide de la figura 3, cuando el imn se aleja. Explique.
En la figura 3 observamos que cuando el imn se aleja del
solenoide, la circulacin de la corriente es de sentido horario,
pero va disminuyendo la intensidad de corriente por el simple hecho
de que disminuye el flujo magntico generado por el imn.
5. De la figura 4, con la llave cerrada, y con la idea de que el
flujo magntico en el secundario aumente o disminuya a medida que
acerquemos o alejemos el primario, enuncie una regla practica para
determinar la polaridad en el inducido.
La polaridad producida en la bobina por la corriente inducida,
se hallara con la regla de la mano derecha
5. CONCLUSIONES
La causa de errores en la experiencia son debido a que en el
laboratorio existan campos magnticos ajenos a la experiencia de
otros materiales. Experimentalmente se comprob que mientras est
cambiando la cantidad de campo magntico que atraviesa la superficie
de un circuito, aparece una corriente elctrica inducida en el
circuito, detectada por el galvanmetro, sin que est conectado a
ningn generador elctrico; es decir comprobamos la induccin
electromagntica. Experimentalmente comprobamos que los datos
tericos tales como: el sentido de la corriente inducida es tal que
se opone a la causa que lo produce; si la causa es el aumento de
flujo, la corriente crea un flujo que se opone al original; si la
causa es la disminucin del flujo, la corriente crea un flujo que
favorece al flujo original; comprobado por la direccin que tenia la
aguja del galvanmetro al hacer oscilar el imn, es decir todo el
anlisis por medio de la polaridad.7. REFERENCIA BIBLIOGRFICA
Manual de laboratorio de electricidad y Magnetismo.
Guia de Laboratorio de Fsica III
Internet.
