Fuerza Electromotriz Inducida

Práctica de Laboratorio
1. Tema
Fuerza Electromotriz Inducida
2. Objetivo
Generar una fuerza electromotriz inducida por medios magnéticos, aplicando los fundamentos teóricos de las leyes de Faraday y de Lenz.
3. Introducción
El funcionamiento de los aparatos eléctricos que frecuentemente se utilizan en la industria o en el hogar, desde una lámpara hasta una cocina o un taladro,se basa en la circulación de una corriente eléctrica: flujo que se produce gracias a una fuerza electromotriz (fem) y que viaja a nuestras casas desde una estación generadora a través del tendido eléctrico.
Esa estación produce energía eléctrica convirtiendo otras formas de energía como: energía potencial gravitacional, en una central hidroeléctrica (Fig. 1); energía química, en una plantatermoeléctrica de combustibles fósiles; energía atómica, en una central nuclear; etc. Pero, ¿Cómo se realiza esta conversión de la energía?, ¿Cuáles son los fundamentos de la física en los que se basa la producción que satisface casi todas nuestras necesidades de energía eléctrica? (Sigue en 4.2)






Figura 1: Central Hidroeléctrica

4. Marco Teórico
5.1. Fuerza ElectromotrizLa fuerza electromotriz (fem) o diferencia de potencial, también denominada voltaje o tensión eléctrica, es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. [
Una partícula cargada no fluye a menosque exista una diferencia de potencial. Para que este flujo suceda es necesario un generador adecuado, que actúe como una bomba eléctrica proporcionando la presión necesaria para desplazar los electrones por la red eléctrica.
5.2. Inducción Electromagnética
Los métodos de producción de energía eléctrica se basan en un fenómeno conocido como inducción electromagnética: si el flujomagnético a través de un circuito cambia, se induce una fem y una corriente en el circuito.
En una estación generadora de electricidad hay imanes que se mueven con respecto a bobinas de alambre para producir en ellas un flujo magnético variable y, por tanto, una fem. Otros componentes clave de los sistemas de energía eléctrica, como los transformadores, también dependen de fem inducidasmagnéticamente. En fin, la inducción electromagnética ha sido uno de los fundamentos de nuestra sociedad tecnológica.
La inducción electromagnética nos dice que un campo magnético que varía en el tiempo actúa como fuente de campo eléctrico; análogamente, un campo eléctrico que varía con el tiempo actúa como fuente de campo magnético.


5.3. Ley de Faraday
La ley de Faraday relaciona la fuerzaelectromotriz inducida con el flujo magnético variable en cualquier espira, incluido un circuito cerrado.
Recordemos el concepto de flujo magnético ΦB. Para un elemento infinitesimal de área dA en un campo magnético B, el flujo magnético a través del área es:
dΦB=B∙dA=B⊥dA=B dAcosϕ





donde: B⊥ es la componente de B perpendicular a la superficie del elemento de área y ϕ esel ángulo entre B∙dA
El flujo magnético total ΦB a través de un área finita es la integral de esta expresión con el área como diferencial:
ΦB=B∙dA=BdAcosϕ
Si B es uniforme sobre un área plana A, entonces:
ΦB=B∙A=BAcosϕ
La ley de Faraday de la inducción establece lo siguiente:
La fem inducida en una espira cerrada es igual al negativo de la tasa de cambio del flujo magnético a través dela espira con respecto al tiempo.
ε=-dΦBdt [Voltios]
Por lo tanto, una variación de flujo ΔΦ puede ocurrir básicamente de dos formas:
* Al cambiar el área efectiva A en un campo magnético de densidad de flujo B constante.
ΔΦ=B∙(ΔA)
* Al cambiar la densidad de flujo B que pasa a través de una espira de área A constante (Fig. 2).
ΔΦ=(ΔB)∙A






Figura...