PRÁCTICA 4. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. A. Observación de la fuerza electromotriz inducida por la variación de flujo magnético

Transcripción

1 A. Observacón de la fuerza electromotrz nducda por la varacón de flujo magnétco Objetvo: Observacón de la presenca de fuerza electromotrz en un crcuto que sufre varacones del flujo magnétco y su relacón con la ley de Faraday. Fundamento: Ley de Faraday: la varacón con el tempo del flujo magnétco a través de cualquer superfce produce en el contorno de la msma una fuerza electromotrz nducda (fem) proporconal a la varacón de flujo, y de manera que la fem nducda se opone a la varacón de flujo que la produce. La fuerza electromotrz nducda es cualquer causa capaz de mantener una ntensdad de corrente crculando en un crcuto eléctrco o ben capaz mantener una dferenca de potencal dstnta de cero entre dos puntos de un crcuto aberto. Materales: 1. obna de al menos 500 espras. 2. permanente. 3. Voltímetro y cables de conexón (tambén puede usarse un amperímetro lo bastante sensble) varacón de flujo magnétco con el tempo Fgura A Fgura Fgura C EVAU Físca curso

2 Descrpcón prelmnar A. Observacón de la fuerza electromotrz nducda por la varacón de flujo magnétco 1. Una forma senclla de procurar que el flujo magnétco varíe y vsualzar el fenómeno de nduccón es utlzar una espra conductora smple a través de la cual se hace moverse a un mán permanente. S el mán se aproxma a la bobna, el ncremento de flujo magnétco crea un campo eléctrco nducdo en la espra que mueve las cargas lbres de la msma, generando una corrente nducda que recorrerá la espra dando orgen a su vez a un campo magnétco nducdo cuyas líneas se enfrentan a las líneas de campo del mán permanente (fgura A). 2. Una forma alternatva de ver lo anteror es consderar la espra como un mán vrtual que enfrenta su polo del msmo nombre al polo del mán real que se está acercando (fgura ). Fgura A Procedmento 1. Para realzar observacones útles necestamos usar una bobna de al menos 500 espras, de modo que efectos de todas ellas se sumen y el efecto sea Fgura aprecable (fgura C). 2. Conectar la bobna a los dos bornes del aparato de medda (voltímetro o amperímetro) y observar que en ausenca de mán la lectura del aparato es cero. 3. Colocar el mán en reposo dentro del hueco de la bobna y observar cuál es ahora la lectura del aparato. 4. Mover el mán alternatvamente haca fuera y haca dentro del hueco de la bobna y observar las lecturas del aparato (haca donde se desvía la aguja s el aparato es analógco o el sgno de la lectura s el aparato es dgtal). 5. Repetr la experenca de movmento del mán pero con más rapdez que Fgura C antes. Observar nuevamente las lecturas.evau Físca curso

3 Observacones: A. Observacón de la fuerza electromotrz nducda por la varacón de flujo magnétco Rellenar la tabla sguente recogendo las observacones realzadas (fgura C). Stuacón 1 Sn mán 2 en reposo dentro bobna 3 en movmento (despaco) Lectura del aparato Fgura A 4 en movmento (deprsa) Cuestones 1. Explcar la causa de las dferencas entre las lecturas de la stuacón 2 y las stuacones 3 y Exste dferenca cualtatva o cuanttatva entre las lecturas de las stuacones 3 y 4? En caso afrmatvo, cómo podrían explcarse? 3. Cómo sería el esquema correspondente a la fgura s el mán de la derecha, en lugar de acercarse, se estuvese alejando de la espra? 4. Cómo sería el esquema correspondente a la fgura s el mán de la derecha, en lugar de aproxmarse con su polo norte encarado a la espra, se estuvese acercando pero encarando su polo sur? Fgura Fgura C EVAU Físca curso

4 . Aplcacón de la nduccón electromagnétca: el alternador. Objetvo: Descrbr el fundamento del alternador. Fundamento: El alternador es un dspostvo en el que el gro de una parte móvl vene asocado con una varacón de flujo magnétco, lo cual, de acuerdo con la ley de Faraday, da lugar a fuerza electromotrz nducda que se usa para generar una corrente (varable) que puede ser utlzada con fnes práctcos. El ejemplo más smple es el de una espra plana que gra en un campo magnétco unforme (esquema a la derecha), de modo que el cambo en la orentacón de la superfce a medda que la espra va grando produce un cambo de flujo magnétco. Este cambo da lugar a la aparcón de fem nducda entre los dos termnales de la espra. Materales: El flujo magnétco camba a medda que camba el ángulo q. 1. con nducdo que gran medante una manvela. 2. permanente. 3. Voltímetro y cables de conexón (tambén puede usarse un amperímetro lo bastante sensble) para experenca Lámpara con su soporte y cables de conexón para experenca 4.2. φ = S cos EVAU Físca curso Experenca 4.1 Experenca 4.2

5 Procedmento experenca 4.1. Aplcacón de la nduccón electromagnétca: el alternador. 1. Colocar el mán en su lugar sobre el panel de montaje y conectar el panel con el aparato de medda (voltímetro o amperímetro) 2. Grar lentamente la manvela, procurando hacerlo con un rtmo unforme. Observar el aparato de medda. Después mover la manvela en sentdo contraro. 3. Grar más rápdamente la manvela, tambén con un rtmo unforme. Observar el aparato de medda. Después mover la manvela en sentdo contraro. Observacones: Rellenar la tabla sguente recogendo las observacones realzadas (experenca 4.1). Stuacón 1 Gro lento en un sentdo Gro lento sentdo contraro 2 Gro rápdo en un sentdo Gro rápdo sentdo contraro Observacones sobre la lectura del aparato El flujo magnétco camba a medda que camba el ángulo q. φ = S cos EVAU Físca curso Experenca 4.1 Experenca 4.2

6 . Aplcacón de la nduccón electromagnétca: el alternador. Procedmento experenca Colocar el mán en su lugar sobre el panel de montaje y conectar el panel con la lámpara. 2. Grar lentamente la manvela, procurando hacerlo con un rtmo unforme. Observar la lámpara. Después mover la manvela en sentdo contraro. 3. Grar más rápdamente la manvela, tambén con un rtmo unforme. Observar la lámpara. Después mover la manvela en sentdo contraro. Observacones: Rellenar la tabla sguente recogendo las observacones realzadas (experenca 4.2). Stuacón Observacones sobre el efecto en la lámpara 1 Gro lento en un sentdo Gro lento sentdo contraro 2 Gro rápdo en un sentdo Gro rápdo sentdo contraro El flujo magnétco camba a medda que camba el ángulo q. φ = S cos EVAU Físca curso Experenca 4.1 Experenca 4.2

7 . Aplcacón de la nduccón electromagnétca: el alternador. Cuestones 1. Hay lectura dstnta de cero en la experenca 4.1 al mover lentamente la manvela? rlla la lámpara cuando se mueve lentamente la manvela en la experenca 4.2? 2. Exste dferenca cualtatva o cuanttatva en las respuestas a la pregunta anteror cuando la manvela se mueve en sentdo opuesto? 3. Qué explcacón puede darse a estos hechos expermentales (experencas 4.1 y 4.2)? 4. Hay lectura dstnta de cero en la experenca 4.1 al mover rápdamente la manvela? rlla la lámpara cuando se mueve rápdamente la manvela en la experenca 4.2? 5. Exste dferenca cualtatva o cuanttatva en las respuestas a la pregunta anteror cuando la manvela se mueve en sentdo opuesto? 6. Qué explcacón puede darse a estos hechos expermentales cuando gramos la manvela con rapdez (experencas 4.1 y 4.2)? 7. Explca brevemente por qué la corrente producda por un alternador no crcula sempre en el msmo sentdo. 8. Analza desde el punto de vsta dmensonal la ley de Faraday. Cuáles son las undades S.I. del flujo magnétco? El flujo magnétco camba a medda que camba el ángulo q. φ = S cos EVAU Físca curso Experenca 4.1 Experenca 4.2