OBJETIVO
Se pretende hacer un estudio de la ley de Faraday-Lenz utilizando elementos sencillos que nos permitan observar el fenómeno de corriente eléctrica inducida a partir de las variaciones del flujo magnético. Se muestran una serie de experiencias en las que aparece una f.e.m. inducida en un circuito cuando éste está sometido a un campo magnético variable con el tiempo.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Hacia 1830 Michael Faraday y Joseph Henry, trabajando independientemente, descubrieron que si el flujo del campo magnético a través de un circuito variaba con el tiempo aparecía una corriente mientras se producía la variación de flujo. El hecho de que aparezca la corriente en el circuito se debe a que la variación del flujo magnético produce una f.e.m. en el mismo.
Ley de Faraday: La magnitud de la f.e.m. inducida en un circuito es directamente proporcional a la tasa de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito:
Ley de Lenz: La f.e.m. inducida en un circuito tiene un sentido tal que se opone a las causas que la ocasionan:
Se comprueba que la f.e.m. inducida existe mientras dura la variación del flujo magnético a través del circuito. El elemento común, por tanto, en estas experiencias que se realizan es un flujo magnético variable a través de la bobina donde se induce la fuerza electromotriz. En general, la variación de flujo se puede producir a consecuencia de un campo magnético variable, o por una variación del área que sufre la acción del flujo, o por una variación del ángulo entre el campo magnético y la superficie o por cualquier combinación de las posibilidades mencionadas.
Las corrientes eléctricas inducidas en un circuito mediante los fenómenos de inducción electromagnética son generadas por campos eléctricos no conservativos, es decir, por campos no electrostáticos sino de origen magnético.
MATERIAL Y MONTAJE EXPERIMENTAL
Se realizan una serie de experiencias que constituyen los fenómenos de inducción electromagnética y ponen de manifiesto que los campos magnéticos, en determinadas circunstancias, producen corrientes eléctricas.
(A) Inducción imán-bobina
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Se conecta una bobina a un galvanómetro. Se mueve un imán en las proximidades de la bobina, alejándolo y acercándolo. Se mantiene quieto el imán en las proximidades de la bobina. El imán se aleja/se acerca por el polo norte y se aleja/ se acerca por el polo sur. Se repiten los pasos anteriores con bobinas de distinto número de vueltas. |
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(B) Inducción bobina-bobina
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Se realiza el montaje mostrado en la imagen utilizando dos bobinas con distinto número de vueltas. Una de ellas está conectada a un generador de corriente continua (circuito primario) y la otra bobina está conectada a un galvanómetro (circuito secundario). Se cierra el interruptor y se hace pasar corriente por el circuito primario. Se mueven las bobinas entre sí alejándolas y acercándolas. |
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(C) Frenado magnético
El experimento se pondrá en práctica usando tubos de diferente material: aluminio, cobre y de PVC. Un imán cilíndrico se deja caer por el interior de estos tubos de distinto material.
Cuando se deja caer el imán a través de un tubo conductor (no ferromagnético), a pesar de no existir atracción magnética, la caída del imán se verá significativamente retardada. Mientras el imán cae por el tubo, el flujo magnético variable induce corrientes que a su vez originan una fuerza retardadora que frena el imán.
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RESULTADOS
