TECNICA DE MEDICION DE VARIABLES FISICAS

TECNICA DE MEDICION DE VARIABLES FISICAS 2

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA – NEIVA – Profesor: M.Sc. Jaime Malqui Cabrera Medina - 2021

Contenido

Introducción ........................................................................................................ 3

Indicadores de Competencias………………………………………………………………………………………4

Marco Teórico………………………………………………………………………………………………………………5

Actividad Motivadora………………………………………………………………………………..……………………6

Materiales……………………………………………………………………………………………………………….…………7

Procedimiento…………………………………………………………………………………………………….…….……..8

Aplicaciones ....................................................................................................... 20

Enlaces de Apoyo .............................................................................................. 23

Bibliografía......................................................................................................... 24

Webgrafía .......................................................................................................... 25

Para Reflexionar……………………………………………………………….26

GUÍA DE LABORATORIO # 6 – Electromagnetismo – La Ley de

Faraday – Uso de simulador

Electromagnetismo - Ley de Faraday, – Uso de

simulador



3

Introducción

La aplicación de los principios de la electricidad y el magnetismo a problemas

prácticos ha requerido del uso de un gran número de experimentos en

laboratorio. Seguramente te resultan más familiares los fenómenos eléctricos

que los magnéticos, ya que en algunas ocasiones has observado la

electrización de tu cabello, los chasquidos que sientes al acercar tu mano a

una pantalla de televisión encendida o los leves corrientazos al tocar ciertos

objetos metálicos. Sin embargo, también estás familiarizado con algunas

manifestaciones magnéticas, como la atracción de un objeto metálico por

parte de un imán.

Sin embargo, estos fenómenos que inicialmente fueron estudiados por

separado, han permitido determinar que la electricidad genera efectos

magnéticos y que el magnetismo puede producir, a su vez, corrientes

eléctricas; descubrimientos que en la actualidad han permitido un amplio

desarrollo tecnológico de la sociedad.

En este laboratorio utilizaremos un simulador para estudiar las influencias

mutuas de los fenómenos eléctricos y magnéticos, además de sus diferentes

aplicaciones en el desarrollo de la sociedad.



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Indicadores de Competencia

• Predice la dirección del campo magnético para diferentes

lugares alrededor de un imán y un electroimán.

• Compara y contrasta las barras de imanes y electroimanes.

• Identifica las características de los electroimanes que son

variables y qué efectos tiene cada variable sobre la fuerza del

campo magnético y dirección.

• Relaciona la fuerza del campo magnético con la distancia

cuantitativa y cualitativamente.

• Identifica los equipos y las condiciones que producen la

inducción.

• Compara y contrasta cómo una bombilla y un voltímetro

pueden ser utilizados para mostrar las características de la

corriente inducida.

• Predice cómo la corriente cambiará cuando las condiciones

son variadas.

• Colabora activamente con los compañeros de equipo, y valora

y demuestra habilidades en el uso de simuladores, en la toma

de medidas y en el manejo de los datos.



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Marco Teórico

Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la

práctica de laboratorio.

• ¿Qué es una brújula, para que sirve y cómo funciona una aguja de brújula?

• ¿Qué es un imán, cuales son sus características, como funciona, de donde

proviene y que tipos hay?

• ¿Qué sucede si se rompe un imán por la mitad?

• ¿En qué se tienen similares/diferencian los campos magnéticos de los

campos eléctricos?

• ¿Qué es un electroimán, como funciona, cuáles son sus partes, y de que

depende sus efectos?

• ¿Qué es una bobina, como funciona, para qué sirve?

• ¿Qué es y para qué sirve un solenoide?

• ¿Qué es y como funciona un transformador, cuáles son sus partes?

• ¿Qué es un generador de energía y cómo funciona?

• ¿En que consiste las siguientes leyes: ¿Ley de Faraday, ley de Lenz y la ley

de inducción Faraday – Lenz?

• ¿Qué pasaría si pusieras un imán en movimiento cerca de una bobina de

recogida? ¿De dónde viene la energía? ¿A dónde va?

• ¿En qué consiste la inducción electromagnética? cite y explique tres

ejemplos de aplicaciones prácticas.



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Actividad Motivadora

Link de video: https://www.youtube.com/watch?v=nk7GgTk7naE

• Después de observar el video complete la siguiente ficha de video.

Titulo:

Objetivo:

Resumen:

Conclusiones:

https://www.youtube.com/watch?v=nk7GgTk7naE



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Materiales

Para el estudio del magnetismo, electromagnetismo y la ley de Faraday se

usará el simulador "Laboratorio de Electromagnetismo de Faraday"

desarrollado por la universidad de Colorado EEUU en el proyecto Phet. Con el

simulador podrás trabajar y conocer de: Imanes, Bobinas, Electroimanes, el

Transformador y el Generador de energía.

Simulador "Laboratorio de Electromagnetismo de Faraday"

Derechos de Autor: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/faraday

Proyecto: Phet – Universidad de Colorado EEUU

Haz clic sobre la palabra simulador para acceder a él.

SIMULADOR LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO DE FARADAY

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/faraday





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Procedimiento

Barra Magnética

1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.

2. Relaciónese con los controles.

3. Haga clic en las opciones para desactivarlas deje solo el imán, como se

muestra en la figura.



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Análisis de los Resultados

• Marque la opción Mostrar brújula.

a) Haga clic con el ratón sobre la brújula, colocándolo en varias

posiciones alrededor del imán y observe lo que sucede. Tenga en

cuenta que el polo norte del imán y la brújula están marcados en rojo.

b) Dibuje con lápiz y papel la representación de las líneas de campo

magnético.

• Marque la opción mostrar campo.

¿El resultado observado coincidió con la representación de las líneas

de campo magnético hechas anteriormente? Haga clic con el ratón

sobre la brújula, colocándola en varias posiciones alrededor del imán

y compare su comportamiento con las líneas de campo en cada

punto. ¿Qué concluyes?

• Haz clic en Invertir polaridad y observa los polos del imán, el campo

y el movimiento de la aguja de la brújula. ¿Qué observas?

• Marque la opción Ver imán interior. ¿Qué observas? ¿Es eso lo que

esperabas?

• Marque la opción Medidor de campo.

a) Haga clic en él y mida los valores de campo magnético en varios

puntos, ¿dónde las líneas de campo son más densas y donde son

menos densas?

b) Describa sus resultados. ¿Eres capaz de obtener una regla general?

Escríbala.



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Bobinado:



3. En la simulación de Laboratorio de Electromagnetismo, abra la pestaña

Bobinado y deje todas las opciones sin marcar, como se muestra en la

figura. Seleccione la lámpara como indicador.



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• Mueva el imán dentro del solenoide o bobinado ¿qué sucede con el brillo

de la lámpara? Explique.

• Repita el procedimiento anterior seleccionando el voltímetro como

indicador. Compruebe la variación de voltaje mientras mueve el imán. Varia

la velocidad de este movimiento. ¿Qué observas? Trate de sistematizar sus

observaciones.

• Varíe el número de vueltas de la Bobina (solenoide) y compruebe si hay

algún cambio en los resultados. ¿Escriba una relación entre el número de

vueltas y el valor medido de la tensión?

• Varíe el área de las vueltas de la Bobina (solenoide) y compruebe si hay

algún cambio en los resultados. ¿Escriba una relación entre el área de los

giros y el valor medido de la tensión?

Electroimán:





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3. Seleccione la fuente de corriente directa (DC) y deje todas las opciones

desactivadas, como se muestra en la figura.


• Marque la opción Mostrar brújula y mostrar electrones.

a) Establezca la fuente actual en 0 voltios. Acerque la brújula al

electroimán, ¿qué observas?

b) Repita el procedimiento anterior ajustando la fuente a 5 voltios a la

derecha, +5V, ¿qué observas?

c) Ahora ajuste la fuente a 5 voltios a la izquierda, -5V y acerque la brújula

al electroimán., ¿qué observas?

d) ¿Qué pasó con la indicación de la aguja magnética de la brújula cuando

se invirtió la polaridad de la fuente? Trate de sistematizar sus observaciones.

e) ¿Qué explica el cambio en la posición de la aguja magnética de la brújula?

Marque la opción Mostrar brújula y fuente en 10V:



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a) Haga clic con el ratón sobre la brújula, colocándolo en varias posiciones

alrededor del electroimán y observe lo que sucede. ¿Qué observa?

b) Dibuje con lápiz y papel la representación del campo magnético

generado por el electroimán.

• Marque la opción Mostrar Campo magnético.

¿El resultado observado coincidió con la representación de las líneas de

campo magnético hechas anteriormente?

Haga clic con el ratón sobre la brújula, colocándolo en varias posiciones

alrededor del imán y compárelo con las líneas de campo en cada punto. ¿Qué

observas?

• Marque la opción Medidor de campo.

a) Haga clic en el medidor y colóquelo junto al electroimán. Cambie el

número de vueltas del electroimán observando el valor medido del campo

magnético. Realice tres registros.

b) Describa los resultados.

Escriba una relación general entre el número de vueltas y el valor del campo

magnético registrado el medidor de campo.

Transformador:





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3. En la simulación de Laboratorio de Electromagnetismo, seleccione la

pestaña Transformador, como se muestra en la Figura, con todas las

opciones desactivadas excepto "Mostrar campo" y "Mostrar

electrones”. Seleccione la lámpara como indicador.



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• Seleccione la fuente de corriente de CC (corriente directa):

a) Ajuste la fuente a 0 V y compruebe si la lámpara se enciende. ¿Si, No

y Por qué?

b) Ajuste la fuente a 10 V. ¿En qué giros (espiras) se nota el movimiento

de los electrones? ¿Se encendió la lámpara? ¿Por qué sucede esto?

c) Basado en lo que aprendiste en los momentos anteriores, piensa en

maneras de hacer que la bombilla se encienda. Pon a prueba tus

ideas, escríbalas.

• Seleccione la fuente actual en CA (corriente alterna):

a) ¿Qué observa? Expliqué lo observado.

b) Seleccione el indicador de voltaje y compruebe si hay variación en el

puntero. ¿Hay o no hay, explique?

c) Al acercar el primario (electroimán) al secundario (solenoide) del

transformador, ¿aumenta o disminuye la tensión en el secundario?

Justifiqué su respuesta.

d) Cambie el área del giro (espiras) y compruebe lo que ocurre con la

tensión en el secundario. ¿Es posible determinar una relación entre

el área del giro y la tensión medida? Escríbala.

e) Cambie el número de vueltas en el primario a uno, dos, tres y cuatro

y compruebe la variación de voltaje en el secundario del

transformador. ¿Es posible determinar una relación entre el número

de vueltas del primario y la tensión medida? Escríbala.

f) Ahora cambie el número de vueltas en el secundario a uno, dos y tres

y compruebe si hay variación de voltaje en el transformador



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secundario. ¿Es posible determinar una relación entre el número de

giros secundarios y la tensión medida? Escríbala.

Generador:



3. En la simulación electromagnetismo, seleccione la pestaña Generador,

como se muestra en la figura. Seleccione la opción "Mostrar brújula",

"Mostrar electrones" y la lámpara como indicador.



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Este applet es una simulación simplificada de un generador.

a) Explique cómo funciona este generador, describa las partes que lo

componen.

b) Aumente el volumen de agua y compruebe la intensidad de brillo de la

lámpara. Expliqué.

c) Varíe el número de vueltas y el área de las vueltas, comprobando el efecto

en el brillo de la lámpara. ¿Que observa? Expliqué.

d) Explique cómo se relaciona el funcionamiento de la simulación generadora

con las características de la corriente eléctrica que se utiliza en nuestra

casa.

Ley de Faraday:

Para el estudio de la ley de Faraday se usará el simulador "Ley de Faraday"

desarrollado por la universidad de Colorado EEUU en el proyecto Phet.

1. Entre al simulador por medio del link:

https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-

law_es.html


https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_es.html




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Ley de Faraday: https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-

law/latest/faradays-law_es.html

3. Arme el circuito que se muestra en la figura.


a) Mueva continuamente el imán alrededor de la bombilla y la espira. ¿Que

observa?

b) Ubique el imán en el centro de la espira, déjelo estático escriba qué nota y

explique el porqué, luego en el panel derecho de clic continuamente en la

opción invertir polaridad sin mover el imán, escriba qué nota y qué diferencias

encuentra en el encendido de la bombilla con relación a la pregunta anterior,

explique a qué se debe esa diferencia.

c) Mueva hacia adelante y hacia atrás el imán dentro de la espira, primero

lentamente y luego rápidamente, escriba qué nota y qué diferencias

encuentra en el encendido de la bombilla con relación a la pregunta anterior,

explique a qué se debe esa diferencia.





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d) Instale la bobina de 2 vueltas como se muestra en la figura.

Mueve el imán a la misma rapidez, primero en la bobina de 4 vueltas y luego

en la bobina de 2 vueltas, escriba qué nota y qué diferencias encuentra en el

encendido de la bombilla con relación a la pregunta anterior, explique a qué

se debe esa diferencia.

e) Explique, ¿de cuántas maneras diferentes se puede obtener inducción

electromagnética?

f) De clic en las opciones líneas de campo magnético, observe lo que sucede

y realice un dibujo con lápiz y papel de las líneas de campo magnético.

g) De clic en el imán, ¿que observa? Repita los procesos realizados en a), b),

c) y d), observe lo que sucede, ¿hay diferencias? Explique.



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Aplicaciones

1. Construir un motor eléctrico casero (ver figura 1), realizar un video donde

explique materiales utilizados, construcción y funcionamiento (principios

físicos aplicados).

Figura 1. Motor eléctrico de espira conectado a una pila y girando por efectos de inducción

electromagnética

Ayudas - Videos

El motor eléctrico de espira

https://www.youtube.com/watch?v=aVCI_XSiRyo

https://www.youtube.com/watch?v=eLvZOFccYA0

https://www.youtube.com/watch?v=voHz6sxwQ2Q

Ayudas – páginas web

https://www.areatecnologia.com/EL%20MOTOR%20ELECTRICO.htm

https://www.hisour.com/es/principle-of-electric-motor-40858/

2. Construir una bobina con alambre de cobre a la cual debe conectar un

bombillo Led y/o piloto axial además debes contar con un imán de barra

(ver figura 2). Realizar un video donde explique materiales utilizados,

construcción y funcionamiento (principios físicos aplicados).








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Figura 2. Inducción electromagnética. El bombillo alumbra cuando el imán se mueve rápidamente

dentro de la espira de cobre

Ayudas - Videos

Inducción electromagnética.

https://www.youtube.com/watch?v=QjKy_myFHx4&t=473s

3. Levitación magnética: Anillo de Thomson - Construir una bobina con núcleo

de alambre además debes contar con un anillo de aluminio y bobina de

inducción electromagnética (punto 2) - (ver figura 3). Realizar un video

donde explique materiales utilizados, construcción y funcionamiento

(principios físicos aplicados).

Figura 3. Anillo de Thomson levitando debido a la inducción de un campo magnético

https://www.youtube.com/watch?v=QjKy_myFHx4&t=473s



22

Video de apoyo.

https://www.youtube.com/watch?v=ukaA95r1C2o

4. Buscar en textos y/o Internet algunos dispositivos electrónicos que están

relacionados con algunos de los fenómenos observados, escribir sobre su

funcionamiento, su aplicación e importancia para la sociedad.

https://www.youtube.com/watch?v=ukaA95r1C2o



23

Enlaces de Apoyo

Virfismat.com

https://www.dropbox.com/sh/nmszwpffp8ubtz9/AABgbF5zYZaVlfQglpVnvReTa?dl=0

https://www.youtube.com/channel/UCpDz88X8Uz1ZNvEyt47MNPQ

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

https://www.facebook.com/LabFisVir/

http://www.labvirfis.com/



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Bibliografía

Bauer, W., & Westfall, G. (2014). Física para Ingeniería y Ciencias con Física

Moderna (Segunda ed., Vol. 2). México D.F.: McGraw Hill Education.

M., A., & Finn, E. J. (1995). Física. México D.F.: Addison-Wesley Iberoamericana.

Resnick, R., Halliday, D., & Krane, K. S. (2001). Física (Cuarta ed., Vol. 1). México

D.F.: Grupo Patria Cultural.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). FÍSICA para ciencias e ingeniería (Novena

ed., Vol. 2). México D.F.: Cengage Learning Editores.

Tipler, P. A., & Mosca, G. (2006). Física para la ciencia y la tecnología (Quinta

ed., Vol. 2). Barcelona: Reverté.

Toledo López, P. H. (2010). Experimentos Virtuales de Física. Bogotá: Ediciones

Fundación Universidad Central.

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2013). Física Universitaria (Décimo Tercera

ed., Vol. 2). México D.F.: Pearson Educación de México.

Cabrera, J. M. & Otros. (2016). MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA. primera ed., Neiva - Huila



25

Webgrafía

• http://www.fisicaconordenador.com

• https://www.youtube.com/watch?v=aVCI_XSiRyo

• https://www.youtube.com/watch?v=eLvZOFccYA0

• https://www.youtube.com/watch?v=voHz6sxwQ2Q

• https://www.areatecnologia.com/EL%20MOTOR%20ELECTRICO.htm

• https://www.hisour.com/es/principle-of-electric-motor-40858/

• https://www.youtube.com/watch?v=nk7GgTk7naE

• https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/faraday

http://www.fisicaconordenador.com/






https://www.youtube.com/watch?v=nk7GgTk7naE




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Para reflexionar…

“La dicción no debe ser rápida ni apresurada, y, por lo tanto, ininteligible, sino

pausada y lenta.”

Michael Faraday (1791 – 1867)

Michael Faraday, FRS, fue un físico y químico

británico que estudió el electromagnetismo y la

electroquímica. Sus principales descubrimientos

incluyen la inducción electromagnética, el

diamagnetismo y la electrólisis.

Fecha de nacimiento: 22 de septiembre de 1791,

Newington Butts, Londres, Reino Unido.

Fallecimiento: 25 de agosto de 1867, Hampton Court,

Molesey, Reino Unido.

Conocido por: Ley de Faraday, Electroquímica,

Efecto Faraday, MÁS.

Premios: Lectura Bakeriana, Medalla Copley,

Medalla Rumford, Medalla Real, Medalla Albert.

Padres: Margaret Hastwell, James Faraday.



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Semillero de investigación: Fisvir “Física Virtual al Alcance de Todos – Neiva 2021

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