induccion electromagnetica

Enseñanza

Estudio cuantitativo de la inducción
electromagnética entre dos bobinas en función
del número de espiras de una de ellas
José Manuel Villalba Montoya, Francisco Javier Manjón Herrera,
Alberto Nájera López, Enrique Arribas Garde y Augusto Beléndez Vázquez

Mediante el uso de diversas bobinas, tres polímetros, un generador de funciones, núcleos de hierro
y cables, se pretendeilustrar de forma sencilla el fenómeno de la inducción electromagnética. Para ello
se mide la diferencia de potencial en el primario y en el secundario, variando el número de espiras del
secundario y manteniendo fijo el número de espiras del primario. Se comprobará que hay una relación
lineal entre estas dos variables y se calculará la pendiente de la recta de ajuste por mínimos cuadrados.
Secompararán los resultados obtenidos con lo predicho por la teoría, para un transformador ideal,
y se verá que hay que introducir un factor corrector que llamaremos rendimiento del transformador.
Queremos enfatizar que estas medidas se pueden realizar en la mayor parte de los laboratorios
de Física de los Centros de Bachillerato y de los laboratorios de Física de casi todas las carreras deCiencias o e Ingeniería.

1. Introducción
El conjunto de experiencias que hemos elaborado está
orientado al estudio cuantitativo de la inducción electromagnética y están concebidas para un laboratorio de Bachillerato
de la asignatura de Física o de un laboratorio universitario
de Física de primer curso o para un curso de Electricidad y
Magnetismo. El principal objetivo que nos proponemos esconsolidar e ilustrar conceptos como el de inducción electromagnética y la ley de Faraday.
El montaje experimental propuesto, se fundamenta en
la utilización de bobinas de diferente número de espiras
(figura 1), un generador de funciones, tres polímetros, una
barra de hierro y un núcleo de hierro en forma de U, cerrado

por una pieza móvil en el extremo abierto (figuras 2 y 3),
material que sepuede encontrar en cualquier laboratorio de
Bachillerato, debido también a la aparición en las Pruebas
de Acceso a la Universidad de preguntas sobre prácticas que
cubren los objetivos experimentales de la asignatura, entre
ellas, la inducción electromagnética [1].

Fig.2. Núcleos de hierro utilizados. A la izquierda podemos ver la
barra de material ferromagnético y a la derecha el núcleo deforma
rectangular, para que las líneas del campo magnético queden “atrapadas” en su interior. Los agujeros que tienen son para intentar reducir al máximo las corrientes de Foucault.

Fig.1. Diferentes bobinas que han sido utilizadas en este trabajo.
Los números que llevan impresos nos indican las espiras que tiene
cada una.

Fig.3. Bobinas con ambos núcleos en su interior.http://www.rsef.org

REF, Vol. 26-1, Enero-Marzo 2012

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Enseñanza

Las experiencias concretas que se proponen se basan en
la medida del voltaje que se genera en una bobina (secundario) cuando aplicamos una diferencia de potencial o fuerza
electromotriz (fem) a otra bobina (primario) cuando ambas
bobinas están colocadas una al lado de la otra. Utilizando
como secundario bobinas con distintonúmero de espiras
(en nuestro caso cinco bobinas de 200, 400, 800, 1600 y
3200 espiras) ajustaremos las medidas a las expresiones
relacionadas con la teoría de los transformadores mediante
las técnicas habituales.
Se tomarán las medidas en tres casos diferentes:
1) Estando las bobinas en vacío (en realidad es el aire el
medio material que hay dentro de ellas) pero una al
lado de la otra,
2)Insertando en su interior una barra de material ferromagnético,
3) Colocando dentro de ellas un núcleo de hierro, es decir,
un material ferromagnético en forma de rectángulo.
Un aspecto muy interesante para el desarrollo de las
experiencias propuestas es el hecho de que las medidas se
realizan en “tiempo real”, lo que implica que los estudiantes
pueden observar directamente los efectos de...