inducción eléctrica - Blog de ESPOL

Escuela Superior Politécnica del Litoral
Instituto de Ciencias Físicas
Laboratorio de Física C
Titulo
Inducción Electromagnética
Calificaciones
Resumen
Alumno
Introducción
Procedimiento
Resultados
Paralelo
Discusión
Conclusiones
Formato
Profesor
Fecha de entrega
TOTAL
Objetivos
Generar fuerza electromotriz utilizando campos magnéticos.
Resumen
En esta práctica correspondiente al tema de inducción magnética realizamos varios experimento en
los cuales observamos lo que es en si este tema. Se observó la tensión inducida en función del
número de espiras, el sentido de circulación de la corriente en función del movimiento de los polos
del imán. También pudimos observar con ayuda del amperímetro que cuando movemos un imán
permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide, se genera de inmediato una fuerza
electromotriz, es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina,
producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento.
Introducción
Inducción electromagnética
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza
electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien
en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un
conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael
Faraday quién lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación
del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al
cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido
tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto
de él.
Matemáticamente se puede expresar como:
1
Donde:
= Fuerza electromotriz en voltios
Φ = Flujo magnético en weber
t = Tiempo en segundos
y el signo − es debido a la Ley de Lenz.
La
inducción
electromagnética
es
el
principio
fundamental
sobre
el
cual
operan transformadores, generadores, motores eléctricos, la vitrocerámica de inducción y la
mayoría de las demás máquinas eléctricas.
De forma más general, las ecuaciones que describen el fenómeno son:
Procedimiento experimental
Tensión inducida en función del número de espiras.
Armé el equipo de acuerdo a la figura 1. Desplacé el imán con velocidad constante por el interior de
cada bobina. Registre los valores en la tabla que aparecen en el informe de esta práctica.
Figura 1
Sentido de circulación de la corriente en función del movimiento de los polos del imán.
Invertí los polos del imán como se muestra en la figura anterior (figura 1). Repetí el proceso del literal
anterior. Registré las observaciones de esta práctica.
Obtención de tensión inducida alterna.
Armé el equipo de acuerdo con la figura 2. Giré el imán aumentando la velocidad de rotación hasta
que la aguja del multímetro casi no oscile, en estas condiciones detuve la rotación del imán y cambie
el alcance de 100mV por un alcance de 30mV corriente alterna. Giré el imán aumentando lentamente
la velocidad angular. Analicé el comportamiento del mili voltímetro en los dos casos realizados en ese
momento.
Figura 2
Tensión inducida en función del circuito magnético.
Armé el circuito de acuerdo con la figura 3. Conecté el interruptor S y registré los valores en la tabla
del informe.
Figura 5
Tensión inducida en función de la superficie de las bobinas.
Armé los equipos como se señala en la figura 4. Deslicé la bobina de 500 espiras como se indica en la
figura y registré sus observaciones.
Figura 4
Tensión inducida en función del campo del electroimán.
Armé el equipo como se indica en la figura 5. Registré los datos en el informe.
Figura 5
Resultados
Tablas de datos:
Tensión inducida en función del número de espiras:
Tabla 1
Nº Espiras
300
600
1200
ε (mV)
25±3
45±3
95±3
Sentido de circulación de la corriente en función del movimiento de los polos del imán
Tabla 2
Nº Espiras
300
600
1200
ε (mV)
-25±3
-45±3
-95±3
Diferencias entre los valores obtenidos en la tabla 1 y la tabla 2
Si nos damos cuenta en la tabla 1 los valores que tomamos nos dieron positivos caso contrario ocurrió
en la tabla 2 que nos dio valores negativos. Esto se debe a que para la obtención de los valores de la
tabla 1 utilizamos el polo norte del imán y por esa razón la aguja del voltímetro se movía para valores
mayores a cero. En cambio para la obtención de los valores de la tabla 2 utilizamos el polo sur y la
aguja del voltímetro se movía en dirección de valores menores a cero.
Obtención de tensión inducida alterna
Al hacer rotar al imán por encima de la bobina la aguja del voltímetro se movía para la derecha y para
la izquierda ya que al imán girar también giraba los polos del imán así que cuando la bobina recibía el
campo magnético producido por el polo norte del imán esta se movía hacia la derecha y luego la
bobina recibía el campo magnético producido por el polo sur se movía para la izquierda.
Tensión inducida en función del circuito magnético
Tabla 3
Bobina Inducida ε(mV)
Núcleo
Aire
(1±1) mV
Abierto
(3±1) mV
Cerrado
(50±1) mV
Tensión inducida en función de la superficie de las bobinas.
Fuente (V)
5
10
15
20
25
Voltaje (V)
2,5
4,5
7
10
11
30
30
45
60
68
Corriente(mA)
Tensión inducida en función del campo electroimán
Tabla 4
I (A)
0.2
0.3
0.4
0.5
ε (mV) entrada
3±1
6±1
9±1
12±1
ε (mV) salida
5±1
10±1
20±1
25±1
Sentido de la corriente inducida
Al estar conectado la bobina con la fuente de voltaje esta al proporcionarle corriente producía un
campo magnético que hacía que el anillo de aluminio vibrara y como que este se repele con la bobina
y por consecuente el anillo se dirigía hacia afuera del sistema. Y si cambiábamos la polaridad de la
fuente no ocurría ningún cambio el anillo seguía dirigiéndose hacia afuera como que la bobina lo
repele.
Discusión
Cuando realizamos el primer y segundo experimento nos pudimos dar cuenta de dos cosas. Al
momento de la obtención de valores pudimos percatar que mientras más espiras tengan la bobina la
tensión inducida era mayor y eso lo podemos observar en los resultados. Lo segundo es que cuando
las bobinas recibían el campo magnético producido por el polo norte del imán los valores del
voltímetro eran mayores a cero ósea positivos caso contrario ocurría cuando la bobina recibía campo
magnético producido por el polo sur.
En el tercer experimento la aguja del voltímetro se movía de derecha hacia izquierda según el campo
magnético que recibía al hacer girar el imán por encima de esta.
Al calcular la tensión inducida con respecto a la superficie de las bobinas pudimos percatarnos las
diferencias en los valores obtenidos en los resultados al utilizar un núcleo de aire, de hierro abierto y
cerrado.
Conclusiones
La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos
variables con el tiempo.
Las corrientes que se inducen en un circuito se producen en un sentido tal que con sus efectos
magnéticos tienden a oponerse a la causa que las originó.
Referencias
Guía de laboratorio de física C
SERWAY, R (1993), Física, vol. II. Páginas 643 y 645, Edit. McGraw-HiH, tercera edición
revisada.
http://www.monografias.com/trabajos58/induccion-electromagnetica/induccionelectromagnetica.shtml