Inducción Magnética Carlos Vargas Audry Adames Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña Santo Domingo, R.D. [email protected] Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña Santo Domingo, R.D. [email protected] ABSTRACT (4) Se variaron las velocidades a las que se pasaba el imán por dentro de los inductores. (5) Se intercambiaron de posición los polos del imán y se pasó nuevamente por la bobina a diferentes velocidades aproximadas a las del paso (4). (6) Se observó el nivel de intensidad en la bombilla y que tanto se desviaba la aguja del voltímetro en todos los escenarios para sacar conclusiones. En el siguiente reporte se presenta un experimento sobre la ley de Faraday de inducción magnética donde se trata de presentar de forma cualitativa la relación existente entre el flujo magnético y la generación de corriente eléctrica a través de un flujo cerrado, mediante la observación de la intensidad luminosa en una bombilla conectada a unas bobinas de prueba. 1 INTRODUCIÓN La ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que la tensión inducida 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 ∮ ∮ 𝑑 E · 𝑑l = − B · 𝑑S (1) 𝑑𝑡 𝑠 𝑐 donde: • E es el campo eléctrico, • dl es el elemento infinitesimal de longitud del circuito representado por el contorno C, • B es el campo magnético, • S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de dS están dadas por la regla de la mano derecha. Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831, y tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad. 2 MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 Materiales Para llevar acabo este experimento se utilizarán: • Una bombilla • Dos inductores con distinto número de vueltas • Un imán de barra • Un voltímetro • Un sensor de lineas de campo magnético 2.2 Método Para llevar acabo este experimento y entender de forma cualitativa el proceso de inducción magnética se llevaron acabo los siguientes pasos: (1) Se conectó un bombillo en paralelo a 2 inductores de diferente número de espiras. (2) Se conectó un voltímetro al bombillo. (3) Se hizo pasar el imán por los dos inductores a aproximadamente la misma velocidad. Figure 1: Materiales utilizados para la simulación 3 RESULTADOS • Después de realizar los pasos del apartado de método, se notó que el numero de vueltas que tenia el inductor tenia una dependencia en el brillo de la bombilla cuando se pasaba el imán a aproximadamente la misma velocidad por ambos inductores. • Se notó que mientras mas rápido se pasaba el imán más brillaba la bombilla y más se desviaba la aguja del voltímetro. • Se notó que cuando los polos se intercambiaban de posición y se pasaba el imán a velocidades aproximadas de las utilizadas cuando los polos se encontraban en la posición anterior esto no afectaba el brillo de la bombilla. • Se notó que el intercambio de los polos tenia consecuencias en la dirección en la que se desviaba la aguja del voltímetro. • Se notó que la densidad de lineas de campo magnético tienen influencia en el brillo de la bombilla, es decir si hay muchas lineas de campo presente en la variación de flujo magnético, la bombilla brillará más que en un caso con menos densidad de lineas de campo en donde el imán se mueve a la misma velocidad Carlos Vargas and Audry Adames 4 Figure 2: Materiales utilizados para la simulación En la figura 2 se muestra una inducción cuando se pasa el polo sur del imán por el inductor de más vueltas. También se sabe que si el inductor se mueve hacia el imán se produce la misma inducción, pero esto no pudo ser probado debido a la imposibilidad de mover el inductor en el experimento. Figure 3: Materiales utilizados para la simulación En la figura 3 se muestra que si el imán se introduce con el polo norte apuntando hacia el inductor también se induce una corriente eléctrica, pero en sentido contrario a cunado se introduce con el polo sur. Por otro lado se notó que la pasar el imán a la misma velocidad y en la misma orientación por ambas bobinas, el brillo de la bombilla parece reducirse a la mitad en la bobina de solo dos vueltas en comparación con la de 4 vueltas. DISCUSIÓN Al analizar los resultados del experimento se nota que el voltaje inducido en la bombilla que tiene una relación con la velocidad a la que pasa el imán, realmente se debe a la tasa de cambio del flujo magnético a través de las bobinas, esto se apoya en el hecho de que cuando reducimos el numero de vueltas y mantenemos la velocidad el voltaje inducido disminuye, pues la bobina con 4 vueltas tiene el doble de flujo que la bobina con solo 2. aunque se note una dependencia de la velocidad, esto es algo más profundo ya que mientras más rápido se pasa más rápido cambia el flujo y por consiguiente se induce un mayor voltaje. Debido a esta misma razón la corriente es inducida en diferentes dirección cuando hay un cambio de flujo de mayor a menor flujo o un cambio de menor a mayor flujo. También parece que por cuestiones simétricas, el voltaje debería ser inducido si el inductor se mueve hacia el imán lo que no se pudo comprobar experimentalmente por limitaciones en el simulador que no permitía mover la bobina. REFERENCES [1] Serway, R. A., Jewett, Física para las ciencias e ingeniería, septima edición, Limusa, Mexico, DF, 2009. [2] SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN, Física universitaria, 13ra edición, Reverte, España, DF, 2016. [3] PHET,https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradayslawes.html [4] Wikipedia,https://es.wikipedia.org/wiki/Ley𝑑 𝑒 𝐹 𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑦
