Induccion Electromagnetica

Universidad de Costa Rica

Escuela de Física

Laboratorio de Física 3

Informe especial 1: Inducción Electromagnética



9 de abril del 2012

Objetivos
El objetico general es que le estudiante comprenda el concepto básico de la ley de inducción de Faraday en el caso de campos magnéticos variantes en el tiempo y generados por una bobina.
1. Comprender como las corrienteseléctricas variantes en una bobina pueden inducir corrientes variantes en otra bobina que no está conectada a la primera.
2. Apreciar el efecto de una barra ferromagnética sobre la fem inducida en la segunda bobina.
Equipo
1. Generador de onda seleccionada para ondas senosoidales.
2. Dos cajas de sustitución de resistencias.
3. Inductores.
4. Barras metálicas.
5. Un digitalizador deseñales.
6. Dos detectores de voltaje.

Para la parte A, el equipo debe ir conectado de la siguiente manera:

Figura 2

En la parte B el núcleo de hierro debe ir de la siguiente manera:

Figura 3.
Para la parte D se van usar las bobinas con las siguientes formas:

Figura 4.

Procedimiento
Parte A: Número de vueltas variable.
1. Arme el circuito como en la figura 2.
2.Coloque las bobinas de forma N1 = N2 = 400 vueltas y con D = 0.
3. Ingrese al DataStudio.
4. Frecuencia de 500 Hz y mínimo voltaje. Resistencia primario = 20 Ω y secundario = 10 Ω.
5. Busque la página correspondiente para la gráfica, pulse START para iniciar y aumente gradualmente el voltaje hasta el máximo y pulse STOP.
6. Cambie N1 = 200 vueltas y repita el procedimiento anterior.7. Repita con N1 = 1600 vueltas.
8. Repita los pasos anteriores con N1 = 400 vueltas y variando N2 = 200 y 1600 vueltas.

Parte B: Núcleo de hierro.
9. Con N1 = N2 = 400 vueltas y con D = 0 repita el punto 4 en una gráfica nueva.
10. Inserte la barra metálica como se ve en la figura 3 y repita el paso 4.
11. Seleccione cada curva y solicite un ajuste lineal.
Parte C:Distancia variable.
12. Retire la barra y con N1 = 1600 y N2 = 3200 vueltas.
13. Con D = 0 registre los datos ε1 vs ε2 en todo el rango de voltaje.
14. Separe las bobinas a D = 2cm, 4cm, 6cm y 8cm y repita el punto 13.
15. Vuelva a colocar la barra metálica y repita el paso 14.
16. Proceda a tabular en Excel: una columna con D y una con ε2 (cuando ε1 es igual en todas lasdistancias), haga esto con barra y sin barra.
17. Grafique los datos anteriores.
Parte D: Circuito magnético.
18. Utilice las bobinas de la parte C.
19. Con las bobinas colocadas en cada una de las formas que muestras la figura 4 registre los datos ε1 vs ε2 en todo el rango de voltaje.
20. Realice el ajuste lineal para cada gráfica.
Marco Teórico
La Ley de Inducción de Faraday-Lenz diceque la fem inducida en un circuito es igual al negativo de la velocidad con que cambia en el tiempo el flujo magnético a través de un circuito,
ε = -dΦBdt= - ddt∫B •dA (1)
en donde ΦB= ∫B •dA es el flujo magnético a través del circuito que subtiende un área A sobre la que se calcula el flujo y el negativo de la ecuación corresponde a la Ley de Lenz, que dice que en un circuitoconductor cerrado, la corriente inducida aparece en una dirección tal que ésta se opone al cambio que la produce, es decir se crea un flujo magnético en dirección contraria al inicial.
Según vemos en (1) existen dos formas de generar una fem en un circuito:
1. Variando el campo magnético.
2. Variando el área en el tiempo.
Ahora se estudiará el fenómeno de inducción mutua y autoinducciónpresente cuando una bobina de devanado apretado con corriente alterna se coloca frente a otra bobina similar. Si tenemos una bobina 1 con corriente variante en el tiempo en presencia de otra bobina 2, una corriente sobre una de las bobinas generara dos flujos, uno sobre la bobina misma y otro sobre una bobina cercana. Por lo tanto tendremos que un campo magnético B12 generara un flujo Φ12 sobre cada...