Ley de faraday

Introducci´n a la F´ o ısica Experimental Ley de inducci´n de Faraday o aplicada a un im´n que atraviesa una bobina a
Departamento de F´ ısica Aplicada Universidad de Cantabria Septiembre 26, 2007

Resumen

Se ha obtenido la ecuaci´n = ah1/2 , a = (277 ± 6) V cm−1/2 , de o la fuerza electromotriz inducida por un im´n dejado caer desde una a altura h que atraviesa una bobina de 1600 espiras.Igualmente se ha obtenido la proporcionalidad entre la fuerza electromotriz inducida y el n´mero de espiras de la bobina que atraviesa el im´n. u a

Introducci´n o
La Ley de Inducci´n de Faraday1 establece que para obtener una corriente o el´ctrica en un hilo conductor que sea la frontera cerrada L de una superficie e A, debe haber un flujo magn´tico variable en el tiempo a trav´s de dicha e esuperficie. Esta ley de inducci´n de Faraday se expresa en forma de ecuaci´n o o de Maxwell como d E · dl = − B · dA , (1) dt A L donde la integral de l´ ınea = E · dl ,
L

proporciona la fuerza electromotriz integral de superficie Φ=
A

inducida a lo largo de L y donde la B · dA ,

es el flujo magn´tico a trav´s de la superficie A. Esta Ec. (1) es la expresi´n e e o que mueve el mundo modernopues casi toda la energ´ el´ctrica que se proıa e duce –exceptuando las pilas electroqu´ ımicas, los paneles solares y la energ´ ıa termoel´ctrica–, en centrales hidr´ulicas, en centrales t´rmicas, en centrales e a e
A Nussbaum, Faraday’s law paradoxes, Physics Education 7, 231-232 (1972). En este art´ ıculo se explica muy bien todo lo relativo al c´lculo de errores, incluyendo errores en laspendientes de a las rectas de ajuste.
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nucleares o en los aerogeneradores, en un momento u otro debe pasar por esta ecuaci´n. Desde el punto de vista pr´ctico esta ecuaci´n para producir o a o corriente el´ctrica implica superar dos dificultades: (i) que el flujo magn´tico e e sea variable en el tiempo; (ii) el signo negativo (la ley de Lenz) implica que hay que superar una fuerza deresistencia para conseguirlo. La ingenier´ de ıa la producci´n de energ´ el´ctrica se dedica esencialmente a superar estas dos o ıa e dificultades. Por convenci´n el campo magn´tico va del polo Norte al polo Sur de un o e im´n –y del polo Sur al polo Norte por el interior del im´n, form´ndose una a a a l´ ınea cerrada; esto es diferente de los campos el´ctricos en los que s´ hay fuentes, e ı las cargaspositivas, y sumideros, las cargas negativas, del campo el´ctrico–. e El sentido de la corriente inducida en la espira viene dado por la Ley de Lenz, que indica que el campo magn´tico producido por la corriente inducida por el e im´n en movimiento –experiencia de Oersted–, debe oponerse al propio campo a magn´tico del im´n, que es quien la induce. Para obtener el sentido del campo e a magn´ticoinducido se utiliza la regla de la mano derecha, Ley de Biot y Savart, e que indica que si se coloca el pulgar de la mano derecha en la direcci´n de la o corriente, el sentido del campo magn´tico inducido viene dado por el sentido de e giro de los otros dedos. En la Fig. 1 se muestra un esquema de interpretaci´n o de la ley de inducci´n de Faraday. o

v S N

B

Bi dA

E dl

Figura 1: Un im´nse acerca a una espira L, que encierra una superficie A, con velocidad v a y con el polo Norte por delante. El flujo magn´tico variable en el tiempo induce un campo e el´ctrico E, cuyo sentido de giro es tal que aplicando la regla de la mano derecha se induce e un campo magn´tico en el centro de la espira que se opone al del im´n que avanza. e a

En la Fig. 1 se muestra una interpretaci´n de laEc. (1). El vector de la o superficie A se orienta de tal forma re relaciona con la forma en que se recorre su per´ ımetro L. Si visto desde la izquierda el borde de la superficie se recorre tal y como se indica en la figura, y este sentido de recorrido se considera positivo, la direcci´n en la que apunta el vector A, o los vectores dA del diferencial o de superficie, se obtiene aplicando la regla de...