Tarea

FÍSICA II Trabajos Prácticos de Laboratorio 

LEY DE FARADAY - FUERZA ELECTROMOTRIZ
Objetivos del trabajo:
Verificar la Ley de Faraday. Generar una fuerza electromotriz de corriente alterna. Generar una fuerza electromotriz de corriente continua. Realizar mediciones y tabular los valores registrados. Visualizar la variación de las fuerzas electromotrices en el osciloscopio.

Materiales autilizar:
1. Un generador experimental constituido por: a) un núcleo de campo de acero macizo en forma de U con dos polos; b) una bobina de campo de 3.600 vueltas y 150 Ω; c) un rotor de inducido con dos polos salientes laminados de acero silicio y dos arrollamientos; d) dos anillos rozantes conectados a los arrollamientos para colectar corriente alterna; e) un conmutador de dos delgas conectadas alos arrollamientos para colectar corriente continua. 2. Una fuente de alimentación de corriente continua variable de 0 a 25 V. 3. Un motor impulsor de corriente alterna con colector (6.000 rpm, 50 W y Umáx = 220 V), provisto de caja de conexiones con interruptor. 4. Un reóstato de 0 a 320 Ω e Imáx = 1,5 A. 5. Una correa para impulsar el generador. 6. Un voltímetro de corriente alterna de 0 a 50V. 7. Dos voltímetros de corriente continua de 0 a 50 V. 8. Un osciloscopio.

Fundamentos teóricos:
La ley de Faraday establece que “la f.e.m. inducida en un circuito es numéricamente igual a la derivada respecto al tiempo, cambiada de signo, del flujo que lo atraviesa”:

 

     1 

Ing. Sandra Silvester e Ing. Raúl Villoria

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Esta ley esaplicable a cualquier circuito a través del cual se produce una variación de flujo por un medio cualquiera, aunque no haya movimiento de ninguna parte del circuito, como es el caso de la figura 1.

(a)  (b)

Fuerza electromotriz inducida en un cuadro de rotación:
El fundamento de la forma actual de un generador de corriente alterna o alternador, se observa en la figura 2. Un cuadro rectangularde N espiras y superficie A = n x m, gira alrededor

AL VARIAR LA CORRIENTE DEL CIRCUITO

(a), VARÍA EL FLUJO MAGNÉTICO QUE ATRAVIESA EL CIRCUITO (b). Figura 1

O  n m

S S O 

B 

FUNDAMENTO DE LA DÍNAMO 
Figura 2

de un eje OO que es perpendicular a un campo magnético uniforme cuya densidad de flujo es B. Los terminales del cuadro están conectados a anillos rozantes S-S,concéntricos con el eje del cuadro y que pueden girar con él, pero aislados entre sí. Escobillas apoyadas contra estos anillos conectan el cuadro al circuito exterior. El cuadro está devanado sobre un rotor cilíndrico de hierro silicio laminado, llamándose inducido al conjunto cuadro-cilindro. El instante en que el plano de la bobina forma un ángulo α con la normal al campo, como se observa en la figura 3,el flujo que atraviesa el cuadro es:

α
     2 

Ing. Sandra Silvester e Ing. Raúl Villoria

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α
Sabemos que: O  ω.m/2

α

α
ω.m/2

B 

ω = dα/dt

⇒ velocidad angular

Para N espiras:

α 
Figura 3

α = ωt = 2πf t

GRÁFICA DE LA FEM  ALTERNA   INDUCIDA  EN EL CUADRO  ε   DE LA  FIGURA 2  εmáx 

ε=

N A B ω sen ωt NABωεmáx =

t 

ε = εmáx sen ωt 
Esta ecuación se ha representado gráficamente en la figura 4.

εmáx 
Figura 4

a

Generador de corriente continua:
Puede obtenerse f.e.m. de un solo sentido conectando cada terminal del cuadro a la mitad de un anillo partido llamado colector o conmutador, tal como se representa en la figura 5.

O 

C  O 

B 

ANILLO COLECTOR PARTIDO PARA OBTENER FEM DE UN SOLO SENTIDO 
Figura 5

     3 

Ing. Sandra Silvester e Ing. Raúl Villoria

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En el instante en que se invierte en el cuadro la f.e.m., se intercambian las conexiones al circuito exterior. De esta manera, la f.e.m. entre los terminales, aunque pulsante, tiene siempre el mismo sentido. En la práctica, se obtiene una f.e.m. ε  más...