UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO VIRTUAL DE LA LEY DE FARADAY
FÍSICA II
INTEGRANTES:
CASTILLO CERNA MARELY ROXANA
COLLAZOS VENTOCILLA GROBER
FLORES ELIZALDE ANTHONY ANDREY
GARCÍA GUARDAMINO JOSUÉ ALBERTO
GUTIERREZ NAMUCHE MILCO DANIEL
HUAMÁN MARTEL HAROL MATEO
MORENO CACHAY NELSON DAVID
DOCENTE:
Dr. TELLO RODRÍGUEZ ENRIQUE FERNANDO
HUACHO – PERÚ
2023
Ley de Faraday
INTRODUCCIÓN:
En el presente informe se estudiará el fenómeno de la inducción
electromagnética basada en los conocimientos desarrollado por Faraday, en base a eso
comprobaremos experimentalmente la ley de Faraday.
OBJETIVO:
El objetivo del informe es que en función a la simulación en Phet, analizar la
interacción entre las variables implicadas en la inducción magnética y verificar
experimentalmente el comportamiento del imán con la bobina.
Para esto se buscó la bibliografía necesaria para el buen entendimiento del tema
y sea desarrollado de la mejor manera, posterior a ello se realizó el trabajo de simulación
en Phet de manera que se ven distintas situaciones y se pueda obtener la información
requerida para la comprobación experimental de la ley de Faraday.
MARCO TEÓRICO:
Flujo magnético
De esta forma el flujo magnético a través de una superficie arbitraria puede
escribirse como el producto escalar entre el campo magnético → y el vector →. La
𝐵
𝑆
figura muestra la situación planteada.
Así el flujo magnético queda determinado por:
𝜙 = →∙ → …(1)
𝐵
𝑆
∅ = 𝐵𝑆 cos 𝜃
La unidad del flujo magnético será Weber (Wb)
Si el campo no es uniforme, o la superficie no es plana, no podremos aplicar la
expresión (1) para calcular el flujo. Por otro lado, muchas veces será necesario
calcular el flujo magnético que atraviesa un conductor, por ejemplo, una espira.
Si el campo magnético, o el área, varía en el tiempo, se puede observar que
tendremos un flujo variable en el tiempo.
Ley de Lenz
En la experiencia de Faraday la causa que produce la corriente inducida cuando se
acerca el imán es el aumento de la intensidad del campo magnético. En este caso la
corriente inducida es tal que tiende a crear un campo magnético contrario, que hace que
disminuya el campo inductor. Cuando alejamos el imán se produce una disminución en
la intensidad del campo. La corriente que se induce tiene un sentido tal que origina un
campo que refuerza al campo inductor.
En la experiencia de Henry la causa que produce la corriente inducida es el
desplazamiento del conductor (hacia la derecha en la figura). En este caso la corriente
inducida es tal que el campo magnético ejerce sobre las cargas que circulan por el
conductor móvil una fuerza que tiene a dificultar su desplazamiento (hacia la izquierda
en la figura
Ley de Faraday - Henry
Ley de Faraday-Henry La fuerza electromotriz inducida es igual, y de signo
contrario, a la rapidez con que varía el flujo magnético.
𝜖=−
Δ∅
Δ𝑡
Para una variación de flujo no uniforme la fuerza electromotriz viene dada por
menos la derivada
𝜖=−
𝑑∅
𝑑𝑇
PROCEDIMIENTO:
Hacemos clip en el link del laboratorio virtual de la ley de Faraday:
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_es_PE.html
Figura 1.
Simulador PhET
Haciendo uso del simulador PhET Colorado de Física ingresamos al simulador, primero
se muestra la pantalla de trabajo.
Figura 2.
Pantalla de trabajo del simulador
En las herramientas que ofrece el simulador podemos realizar pruebas agregando
bobinas haciendo clic en las opciones.
Figura 3.
Elementos que se pueden adicionar.
La opción siguiente permite cambiar el polo del imán.
Figura 4.
Opción para cambiar el polo del imán.
Para poder visualizar el voltaje y las líneas de campo.
Figura 4.5.
Herramientas del simulador.
Pantalla de trabajo del simulador que al mover el imán se produce una corriente
inducida.
Figura 4.6.
Pantalla de trabajo del simulador.
ANALISIS Y RESULTADOS:
Al culminar con los datos experimentales del experimento, Ley de Faraday, se observó
varios datos interesantes. Al realizar la simulación se apreció dos casos de inducciones
de voltaje dentro de la bobina. Para el primer caso, se removió el polo (N) del imán de
adentro de la bobina y se observó que el voltaje fue negativo. Esto resultó ser lógico ya
que, al alejar el imán, se disminuyó el flujo magnético a través de la bobina por lo que,
dentro de esta, se indujo una corriente que produjo un campo magnético que trata de
restaurar el flujo original.
Para el segundo caso, se insertó el polo norte del imán a la bobina; se observó que el
voltaje fue positivo. Esto resultó ser lógico ya que, al insertar el imán, se aumentó el
flujo magnético a través de la bobina por lo que, dentro de esta, se indujo una corriente
que produjo un campo magnético que trata de restaurar el flujo original.
CONCLUSIONES
En este experimento sobre la ley de Faraday se aprendió sobre un concepto muy
importante en el campo electromagnético a través de dos casos distintos sobre la
inducción de voltaje dentro de una bobina. Un caso se removió el polo norte del imán
de adentro de la bobina y en el segundo se insertó el polo norte del imán a la bobina.
Esto resultó en que al alejar el imán el flujo magnético a través de la bobina disminuye
y al insertar el imán el flujo aumentaba todo para que el campo magnético trate de
restaurar su flujo original.
Estos resultados obtenidos concordaron con la teoría que indica que el voltaje inducido
es directamente proporcional a la razón de cambio del flujo magnético con respecto al
tiempo.
0
