Lab 9-Anillos-\"Ley de inducción de Faraday\" PDF

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Se busca con este laboratorio evidencia los efectos que produce la inducción electromagnética, teniendo como punto de inicio la “Ley de inducción de Faraday”, y esto se lograra con la creación de tres simples montajes...

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ANILLOS DANZANTES Perdomo Urbano Brayan Daniel, Juan Daniel Romero Rocha, Jeferson David Llanten Cordoba, Hector Esteban Coral Ordoñez.

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]. Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Ingeniería de Sistemas Universidad del Cauca Popayán

Abstract: Se busca con este laboratorio evidencia los efectos que produce la inducción electromagnética, teniendo como punto de inicio la “Ley de inducción de Faraday”, y esto se lograra con la creación de tres simples montajes. Keywords: Ley de Inducción de Faraday, Permeabilidad Magnética, Fuerza electromotriz, Inducción electromagnética. 1. MARCO TEORICO 1.1. Inducción electromagnética: Es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (F.E.M o tención) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático no uniforme, o la variación de las líneas de campo que atraviesan dicha superficie mediante un giro. 1.2. Ley de inducción de Faraday: Esta ley 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. 1.3. Fuerza electromotriz: Es el flujo de una corriente de electrones producida por la corriente en un bobinado. En principio un campo magnético puede ser inducido por una corriente eléctrica y también un campo magnético y es capaz de producir cierta fuerza sobre cargas eléctricas en movimiento. 1.4. Permeabilidad magnética: Capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material. 1.5. Bobina:

Una bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción (influencia que ejerce un sistema físico sobre sí mismo a través de campos electromagnéticos variables) almacena energía en forma de campo magnético

Materiales y Equipo:  Bobina con núcleo de hierro saliente  Variac  Anillos de diferentes materiales (Aluminio, Bronce, Cobre)  Tambor metálico  Arrollamiento Con Bombilla  Cable en espiral con extremos libres En este laboratorio se desarrollará tres simples experimentos que nos ayudará a ver cómo funciona la ley de inducción de Faraday. El primer experimento será la observación de un anillo cuando esta puesto sobre la bobina y que empieza a levitar después de que se aumente el voltaje. Para el segundo experimento se realizará un cambio en los materiales y se colocará en la bobina un “Cable en espiral con extremos libres” con el fin de observar que sucede al momento de juntar sus dos extremos. Y para el ultimo experimento se extraerá el cable y se colocará en su lugar el arrollamiento con la bombilla y observaremos interactúa al momento de incrementar la tensión.

2.

IMAGEN 5. Prueba del tercer método con arrollamiento con bombilla

RESULTADOS IMAGEN 1. Prueba del primer método con anillo de Cobre

3. IMAGEN 2. Prueba del primer método con anillo de Bronce

ANALISIS DE RESULTADOS 3.1. Montaje 1: Realizando el procedimiento experimental “levitación de anillos y tambor giratorio”, con los diferentes materiales de los anillos (aluminio, cobre y bronce), se puede analizar que: Con el anillo de aluminio se pudo observar (IMAGEN 3) que al aumentar la tensión de la salida del

IMAGEN 3. Prueba del primer método con anillo de Aluminio

Variac, el anillo se elevó, Ya que el campo magnético generado presenta una oposición a este, este fenómeno se le conoce como fuerza de Lorentz y en otras palabras es la fuerza de oposición entre dos campos magnéticos. El anillo de cobre (IMAGEN 1) presenta la misma reacción que el de

IMAGEN 4. Prueba del segundo método con Cable en espiral con extremos libres

aluminio excepto por el detalle, que el anillo de aluminio requiere menor tención ya que tiene menor inductancia o menor oposición al cambio de corriente, al contrario de los dos anteriores, al realizar el mismo procedimiento el anillo de bronce (IMAGEN 2) no se elevó puesto que es el material con mayor resistencia de los tres a el cambio de corriente o la fuerza de su campo magnético es

mucho mayor a la generada con la bobina.

Un uso que se le puede dar a el

En los tres casos se notó que el tambor

“Principio de soldador”, es el derretir ciertos materiales ya que como

metálico giraba al acercarse a los

principio básico de ese sistema es el

anillos por la fuerza que ejercían las

de convertir la energía eléctrica en

líneas de campo magnético, y que al

calor.

momento de elevarse dichos anillos se calientan por la intensidad del campo

3.3.

magnético. Los cambios de corriente

En el último procedimiento llamado

generan campos magnéticos, lo cual se

“encendido de bombilla” (IMAGEN

muestra en los anillos al calentarse y

5), se observa que al aumentar el

al presentar una vibración; según el

voltaje del Variac la bombilla

material con el que se desarrollen

incrementa su luminosidad, esto se da

dicho ejercicio se aprecia mayor calor

por la circulación de la corriente en el

y vibración en los anillos.

arrollamiento, además entre más voltaje teníamos mayor corriente

Un uso práctico para este sistema son

presentaba, ya que observamos un

los rodamientos magnéticos que sirven

aumento de intensidad de luz en el

para sostener partes móviles sin tener

bombillo.

contacto físico con ellas. 3.2.

4. Montaje 2: En el segundo procedimiento experimental “principio del soldador eléctrico” (IMAGEN 4), se analizó que, al unir los extremos del cable en forma de espiral apoyado en un bobinado con núcleo de hierro, al aumentar la tensión a 70 V ca se produce una chispa, y al aumentar la tensión a 100 V ca genera una chispa mayor; Esto se produjo por la presencia de una corriente que circula por este alambre enrollado, esto debido a que una chispa eléctrica que se puede entender como una descarga electrostática(fenómeno electrostático que hace que circule una corriente

Montaje 3:

CONCLUSIONES:  Se puede evidenciar en el montaje 2 y 3 que al aumentar tención o F.E.M la chispa o el aumento de la luminosidad generados son mucho más fuertes.  El material utilizado actúa de una manera diferente cuando está expuesto a un campo magnético ya que cada uno de ellos tiene mayor o menor oposición hacia el campo magnético generado por la bobina.  Como se puede ver en el “montaje 3” el campo magnético se puede utilizar para la creación de electricidad, ya que la presencia de uno produce que el otro se genere automáticamente.  En estos momentos una de las formas más utilizadas para crear o mantener en funcionamiento ciertas maquinas es con el uso de los campos magnéticos gracias a que estos tienen una gran cantidad de usos, como los ya explicados en el análisis del “montaje 1 y 2”.

eléctrica repentina y momentáneamente entre dos objetos de distinto potencial eléctrico).

REFERENCIAS

A.R, Serway, J. W. Jewett (2005). Física para ciencias e ingeniería. Volumen II....