Electromagnetismo Usach: Lab 5 Fenomenos Electromagneticos
Páginas: 11 (2651 palabras)
Publicado: 14 de mayo de 2012
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS LABORATORIO DE FISICA
EXPERIMENTO N° 5
“FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS”
PROFESOR: INTEGRANTES: FECHA: SECCIÓN: CARRERA:
Luis Fuenzalida Miranda Francisco Rebolledo Ortiz Yerko Ramírez Vega Gonzalo Varela Jorquera Martes 05 de agosto de 2008 22A Ingeniería civil Industrial
OBJETIVOS
Explorar el campo magnético terrestre. Establecerla relación “campo magnético versus corriente” en una bobina. Observar la inducción electromagnética en una bobina. Entender el principio de funcionamiento de un transformador. Verificar la ecuación fundamental de un transformador. Evaluar el rendimiento de un transformador.
ANTECEDENTES TEÓRICOS
Los estudios cuantitativos del magnetismo
comienzan cuando se establece que la fuerza entrepolos magnéticos obedece a la ley inversa de los cuadrados de la distancia, similarmente como ocurre con la fuerza entre cargas eléctricas. Pronto se establece que los polos magnéticos, Norte y Sur, no pueden separarse como monopolos magnéticos, como ocurre con las cargas eléctricas. En 1820, Hans Oersted, profesor de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, realizó un experimento para susestudiantes. Pretendía demostrar el calentamiento de un hilo debido una corriente eléctrica y llevar a cabo algunas demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una brújula montada sobre una base de madera. No obstante, inesperadamente notó que la aguja de la brújula se movía cada vez que circulaba corriente eléctrica por el cable. Este hecho motiva a André Marie Ampère a idear una teoríaque argumentaba que las propiedades magnéticas de todas las sustancias eran debidas a la circulación de corrientes eléctricas ultra microscópicas. En la actualidad, se sabe que las propiedades magnéticas de las sustancias se deben a tales corrientes, conocidas como corrientes de Ampère.
2
Los descubrimientos anteriores permiten establecer que una corriente eléctrica puede generar camposmagnéticos. Esta relación fue establecida por Jean Biot y Félix Savart que denotan al campo creado como inducción magnética, y la expresión matemática es:
Además, se verifica que la fuerza magnética que experimenta una carga eléctrica q en movimiento con una velocidad v, está dada por la ecuación:
La corriente eléctrica se conforma por múltiples partículas que se hallan en movimiento y cargadas alo largo del conductor. Si el conductor está inmerso en un campo magnético, todas las partículas que conforman la corriente experimentan una fuerza. Ésta se traduce en una fuerza neta sobre el conductor, y está dada por la ecuación:
La idea de que corrientes eléctricas producen campos magnéticos indujo a pensar que campos magnéticos quizás también pueden generar campos eléctricos. En 1831,Michael Faraday observó efectos eléctricos a partir del campo magnético siempre que el flujo magnético sea variable en el tiempo. Surgió el concepto de fuerza electromotriz (fem) inducida, la cual se origina en todo circuito sometido a un flujo magnético variable en el tiempo. Luego, la ley de Faraday-Lenz establece: “la fem inducida por variaciones de flujo magnético tiene un sentido que se oponesiempre a la causa que lo produce”, lo cual se expresa como:
3
Donde ε es la fuerza electromotriz inducida, Φ es el flujo del campo magnético B a través de una superficie, que se define como el número total de líneas de fuerza que atraviesan dicha superficie. Para un campo magnético constante y una superficie plana, el flujo magnético se expresa como:
De esta manera, aumentos ydisminuciones
de flujo magnético producen
corrientes inducidas de sentidos opuestos, lo cual es denotado por el signo negativo de la expresión matemática de la fem inducida. En consecuencia, si el flujo magnético que atraviesa un circuito no es variable a través del tiempo, simplemente no ocurre inducción electromagnética. Además del fenómeno de inducción electromagnética, para este experimento...
FACULTAD DE CIENCIAS LABORATORIO DE FISICA
EXPERIMENTO N° 5
“FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS”
PROFESOR: INTEGRANTES: FECHA: SECCIÓN: CARRERA:
Luis Fuenzalida Miranda Francisco Rebolledo Ortiz Yerko Ramírez Vega Gonzalo Varela Jorquera Martes 05 de agosto de 2008 22A Ingeniería civil Industrial
OBJETIVOS
Explorar el campo magnético terrestre. Establecerla relación “campo magnético versus corriente” en una bobina. Observar la inducción electromagnética en una bobina. Entender el principio de funcionamiento de un transformador. Verificar la ecuación fundamental de un transformador. Evaluar el rendimiento de un transformador.
ANTECEDENTES TEÓRICOS
Los estudios cuantitativos del magnetismo
comienzan cuando se establece que la fuerza entrepolos magnéticos obedece a la ley inversa de los cuadrados de la distancia, similarmente como ocurre con la fuerza entre cargas eléctricas. Pronto se establece que los polos magnéticos, Norte y Sur, no pueden separarse como monopolos magnéticos, como ocurre con las cargas eléctricas. En 1820, Hans Oersted, profesor de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, realizó un experimento para susestudiantes. Pretendía demostrar el calentamiento de un hilo debido una corriente eléctrica y llevar a cabo algunas demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una brújula montada sobre una base de madera. No obstante, inesperadamente notó que la aguja de la brújula se movía cada vez que circulaba corriente eléctrica por el cable. Este hecho motiva a André Marie Ampère a idear una teoríaque argumentaba que las propiedades magnéticas de todas las sustancias eran debidas a la circulación de corrientes eléctricas ultra microscópicas. En la actualidad, se sabe que las propiedades magnéticas de las sustancias se deben a tales corrientes, conocidas como corrientes de Ampère.
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Los descubrimientos anteriores permiten establecer que una corriente eléctrica puede generar camposmagnéticos. Esta relación fue establecida por Jean Biot y Félix Savart que denotan al campo creado como inducción magnética, y la expresión matemática es:
Además, se verifica que la fuerza magnética que experimenta una carga eléctrica q en movimiento con una velocidad v, está dada por la ecuación:
La corriente eléctrica se conforma por múltiples partículas que se hallan en movimiento y cargadas alo largo del conductor. Si el conductor está inmerso en un campo magnético, todas las partículas que conforman la corriente experimentan una fuerza. Ésta se traduce en una fuerza neta sobre el conductor, y está dada por la ecuación:
La idea de que corrientes eléctricas producen campos magnéticos indujo a pensar que campos magnéticos quizás también pueden generar campos eléctricos. En 1831,Michael Faraday observó efectos eléctricos a partir del campo magnético siempre que el flujo magnético sea variable en el tiempo. Surgió el concepto de fuerza electromotriz (fem) inducida, la cual se origina en todo circuito sometido a un flujo magnético variable en el tiempo. Luego, la ley de Faraday-Lenz establece: “la fem inducida por variaciones de flujo magnético tiene un sentido que se oponesiempre a la causa que lo produce”, lo cual se expresa como:
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Donde ε es la fuerza electromotriz inducida, Φ es el flujo del campo magnético B a través de una superficie, que se define como el número total de líneas de fuerza que atraviesan dicha superficie. Para un campo magnético constante y una superficie plana, el flujo magnético se expresa como:
De esta manera, aumentos ydisminuciones
de flujo magnético producen
corrientes inducidas de sentidos opuestos, lo cual es denotado por el signo negativo de la expresión matemática de la fem inducida. En consecuencia, si el flujo magnético que atraviesa un circuito no es variable a través del tiempo, simplemente no ocurre inducción electromagnética. Además del fenómeno de inducción electromagnética, para este experimento...
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