Introducción:
El estudio del magnetismo ha estado relacionado hasta ahora con los campos eléctricos debido a cargas eléctricas estacionarias y los campos magnéticos producidos por cargas en movimiento. En esta práctica se estudia un nuevo tipo de campo eléctrico que es originado por un campo magnético variable.
Se prevén el resultado de un experimento al considerar como se relaciona por simetría con otros experimentos. Por ejemplo. Una espira de corriente dentro de un campo B, experimenta una torsión que hace girar a la espira. Considerando una situación similar: una espira de alambre en la que no existe corriente se coloco dentro de un B, y un agente externo aplica un momento de torsión de forma que haga gira la espira. Hallamos que en la espiar aparece una corriente. En una espira de alambre dentro de un B, una corriente produce un momento de torsión y un momento de torsión producen una corriente. Este es un ejemplo de la simetría de la naturaleza.
La aparición de corriente en la espira es ejemplo de la aplicación de la ley de inducción de Faraday, que constituye el tema de estudio. La ley de Faraday, es una de cuatro ecuaciones de Maxwell para el magnetismo. Y se dedujo atreves de una serie de experimentos sencillos y directos, que se pueden llevar acabo fácilmente en el laboratorio.
Cuando un imán se acerca hacia una espira conectada a un galvanómetro, el galvanómetro se desvía como se muestra en la figura a. indicando que se producen una corriente.
Cuando el imán se queda quieto, no se induce ninguna corriente en la espiar, incluso aunque el imán este dentro de la espira. Figura b.
Cuando el imán se aleja de la espira, el galvanómetro se desvía en la dirección contraria figura c, indicando que la corriente inducida es opuesta a la mostrada en la figura a.
Cuando se cierra el interruptor del circuito primario, el galvanómetro del circuito secundario se desvía por un momento. La Fem inducida en el circuito secundario la genera el campo magnético variable en el devanado secundario.
La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:
La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.
Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:
En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:
Vε
donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ.
Experimento de la ley de Faraday
Material y equipo necesario: Aparato Para Investigar la Ley De Faraday
Cant. | Articulo |
1 | Aparato Para Investigar la Ley De Faraday |
1 | Osciloscopio |
1 | Juego Cables de conexión |
1 | Juego de Imanes cilíndricos |
Modelo: WLS1755S, Sargent-Welch
http://sargentwelch.com/faradays-law-apparatus/p/IG0038383/
Metodología
El aparato se utiliza investiga la ley de faraday y con aluda de las ecuaciones de movimiento se puede terminar la velocidad. El instrumento esta ensamblado en una base de acrílico con una bobina de 100 vueltas en un tubo de acrílico con 15 mm de diámetro, contiene socket de conexión de 4 mm.
Atreves del tubo de acrílico se asen pasar pequeños imanes cilíndricos de diferentes valores (tesla ) , y luego un pulso eléctrico instantáneo es generado dentro de la bobina. Un osciloscopio se usa para monitorear el pulso generado y su amplitud, también puede ser usada estudiar la amplitud el pulso como una fruición de la posición de la bobina.
Hacer anotaciones y tomar fotografías del desarrollo del experimento
Reporte del alumno (resultados):
1.- Llevar a cabo los experimentos y describir su proceso paso a paso con imágenes
2.- Resolver los problemas indicados
3.-Contestar las preguntas 4.-Emitir sus observaciones y conclusiones
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