Práctica 6 Experimento de Faraday PDF

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-LIC. EN QUÍMICA

LAB ABO O RA RAT TORIO DE FÍS ÍSII CA VIERNES -12:00PM

-1:59PM

FARADA DAY Y P R OF E S OR : D R . CAR LOS T E P E C H CAR R I LLO ALUM NO : E X P E R I M E NT O DE

JUAN FR ANC I S C O ROM E R O DE LA T OR R E M ATRÍ C ULA :2 01 019 9 3 2045

OBJETIVOS: Relacionar los conceptos de electricidad con los de magnetismo mediante un experimento. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN:: La ley de Faraday o inducción electromagnética enuncia que el voltaje inducido en un circuito cerrado resultad directamente proporcional a la velocidad con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una dada superficie con el circuito haciendo de borde. Es decir, la fuerza electromagnética inducida en cualquier circuito cerrado es igual al negativo de la velocidad del tiempo del flujo magnético encerrado por el circuito. La Ley de Faraday predice cómo interaccionarán los campos magnéticos con los circuitos eléctricos para producir fuerzas electromagnéticas, o inducción electromagnética. Un principio fundamental operando en los transformadores, inductores y otros motores eléctricos o generadores. Parte de sus aplicaciones son provocar variaciones en el flujo magnético que provoca una fuerza electromotriz, manteniendo una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto. Con esto, se puede provocar una corriente eléctrica. Gracias al trabajo de Michael Faraday se desarrollaron la mayor parte de las máquinas, hasta algo tan cotidiano como una vitrocerámica de inducción. Otra aplicación importante es la creación de motores eléctricos, que transforman la energía eléctrica en mecánica, diferenciándose así de los motores químicos, que transforman el poder calorífico del combustible en energía mecánica. Además, los motores eléctricos tienen mayor rendimiento. Faraday descubrió que el magnetismo puede originar en un conductor corrientes eléctricas. Como resultado de este descubrimiento, los hombres no dependerían de las pequeñas corrientes eléctricas que efectúa la acción química en las pilas o baterías. Gracias a esto se basan los generadores eléctricos. En 1831, Michael Faraday descubrió las corrientes inducidas al realizar un experimento con una bobina y un imán.

Supongamos que tenemos un alambre enrollado en forma de bobina con gran número de vueltas, y sus extremos se encuentran conectados a un galvanómetro, este instrumento da indicios de corriente. Ahora, al acercar el imán a la bobina, aquí ocurrirá un fenómeno, el galvanómetro indicará el paso de una corriente, por lo que ocurrirá lo mismo si el imán permanece fijo y se mueve la bobina, pero al permanecer quieto el imán y la bobina, no pasará nada, y el galvanómetro volverá a cero. Basta con mover el imán o la bobina para que haya corriente. El sentido de la corriente está en si se aleja o acerca el imán. La corriente inducida tendrá más intensidad ya sea si se acerca rápidamente la bobina o el imán. El hecho de que se produzca una corriente en el circuito formado por la bobina señala la inducción de una fuerza electromotriz en el circuito al variar el flujo magnético debido al movimiento del imán. Si se mueve el imán hacía la derecha, la aguja del galvanómetro se desvía hacía un lado, y si se mueve el imán a la izquierda, la aguja se desvía en dirección contraria. Esto mantuvo a Faraday asombrado, y se dice que, durante siete años, este físico estuvo muy obsesionado por el problema, el cual lo hacía llevar un imán y una bobina en el bolsillo. Al mover el imán o la bobina, lo que se está haciendo es modificar el número de las líneas de fuerza del campo magnético que atraviesan la sección de la bobina. Ahora supongamos que el movimiento hace que las líneas crezcan, entonces se genera en la bobina una corriente inducida, cuyo campo magnético se opone al aumento de campo, debido al movimiento del imán. Lo mismo ocurriría si se muestra lo contrario, es decir, si el movimiento hace que el número de fuerzas que atraviesan a la bobina disminuye; esto producirá una corriente inducida en la bobina, ya que su campo magnético compensa la disminución de las líneas de fuerzas provocadas por el movimiento del imán. Otro experimento que hizo Faraday fue dar vueltas rápidamente a una bobina situada en el interior de un campo magnético creado por unos imanes, y este movimiento generaba electricidad. MATERIALES: Simulador de Electromagnetismo: https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_es.html

Desarrollo Experimenta Experimental: l: Abre el simulador "Ley de Faraday" y reproduzcamos el experimento de Faraday.

1. Mueve el imán dentro de las espiras. ¿Qué sucede? La bombilla se enciende al pasarlo, pero solo momentáneamente.

2. Activa la opción de menos espiras y mu mueve eve el imán dentro de ellas ellas.. ¿Qué observas? La bombilla se enciende nuevamente, pero con menor intensidad, que cuando tiene más espiras.

3. ¿Qué conclusión puedes dar de dell experiment experimento o que acabas de hacer? Entre más espirales haya en el cable, la intensidad luminosa aumentará.

OBSERVACIONES OBSERVACIONES:: Al mover el imán aproximándose a las espirales, la bombilla se enciende, y entre mayor numero de espirales haya, mayor será la intensidad luminosa de la bombilla. Cuestionario: 1. Si pudiésemos mantener girando el imán de Norte Norte-Sur -Sur y de Sur a Norte dentro de las espiras, lograrí lograríamos amos mantener la bombilla encendida todo el tiempo. Utilizando el simulador ¿Cómo lograrías hacer esto? Si se hiciera rotar el imán a una velocidad constante, creo que si se conseguiría que la bombilla se encendiera por mucho tiempo. habría que rotarla sobre su eje para lograr el efecto. 2. ¿Qué hace que la bombilla se enciend encienda? a? La variación del flujo magnético en determinado tiempo produce un voltaje, cuando este atraviesa una bobina, lo cual produce la luz en la bombilla. 3. Comenta 2 aplicaciones del electr electromagnetismo omagnetismo para obte obtener ner corriente eléctrica o fu fuerza erza magnética en desarrollos tecnológic tecnológicos os de uso cotidiano. Las luces incorporadas en el frente de las bicicletas, que se encienden al desplazarse, operan gracias al giro de la rueda a la que se acopla un imán, cuyo giro produce un campo magnético y por lo tanto una fuente modesta de electricidad alterna. Dicha carga eléctrica es luego conducida al bombillo y traducida en luz. Los timbres implican la circulación de una carga eléctrica por un electroimán, cuyo campo magnético atrae un martillo metálico diminuto hacia una campanilla, interrumpiendo el circuito y permitiendo que vuelva a iniciar, por lo que el martillo la golpea repetidamente y produce el sonido que llama nuestra atención. 4. ¿Qué es la Inducción electr electromagnética? omagnética? Es un campo magnético en movimiento o cambiante que origina una corriente en un circuito de corriente o un voltaje en los extremos de un circuito de corriente.

5. Explica cómo se dan llos os fenómenos eléctricos y ma magnéticos gnéticos con base en las características de los componentes del átomo. Los electrones al girar en sus órbitas producen un campo magnético semejante al de un imán, como sabemos por la teoría electromagnética. Así, desde el punto de vista de sus propiedades magnéticas, los materiales están formados por pequeños imanes que, si el material no manifiesta magnetización, necesariamente están orientados al azar. Cuando se somete un material a la acción de un campo magnético, pueden darse dos mecanismos.

El hecho de que el electrón se comporte como un pequeño imán nos lleva a suponer que todas las partículas elementales cargadas podrían tener momento magnético. De hecho, así es y la teoría de las partículas elementales incluye el estudio de sus momentos magnéticos. Pero cuidado, la teoría electromagnética es una teoría macroscópica, basada en experimentos en la escala de nuestras proporciones y el reino de las partículas elementales puede deparar muchas sorpresas.

Bibliografía:

¿Qué son los campos magnéticos? (artículo). (s. f.). Khan Academy. Recuperado 20 de octubre de 2020, de https://es.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-andmagnetic-fields/magnetic-field-current-carrying-wire/a/what-aremagnetic-fields

V. FARADAY. LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. (s. f.). FARADAY. Recuperado 20 de octubre de 2020, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/ht m/sec_7.htm...