Informe leyes de faraday

LEY DE FARADAY

1. OBJETIVOS

Objetivo General.
 Comprobar la ley de Faraday en una situación particular.

Objetivos específicos.
 Para una bobina situada dentro de un campo magnético variable periódicamente, verificar la relación de la fem inducida con la amplitud y la frecuencia de la inducción magnética.
 También relacionarla con el número de vueltas y elárea de la bobina.

2. TEORÍA

El flujo de un campo magnético a través de una superficie se define como:

(1)

Si fuera uniforme y la superficie fuera plana y normal al campo magnético, la ecuación (1) se reduciría a:

(2)

siendo A el área de la superficie en cuestión.

En la Figura 1 se muestra una espira conductora colocada dentro de un campo magnético de inducción ; y portanto, es atravesada por un flujo magnético, B. De acuerdo con la ley de Faraday, en la espira se induce una fuerza electromotriz (fem) dada por:

(3)

Esta fem inducida produce una corriente que puede ser detectada con el galvanómetro G y que tiene un sentido tal que se opone al cambio que la produce (si el flujo disminuye, la corriente inducida lo refuerza). El signo (-) en la ecuación(3) sugiere este fenómeno.
Si en lugar de la espira se tuviera una bobina de N vueltas y se asume que todas ellas enlazan el mismo flujo, se inducirá la misma fem en cada vuelta y la fem total será:

(4)

Para estudiar prácticamente este tema naturalmente existen diversas alternativas; por ejemplo, puede utilizarse el arreglo de la Figura 2.



El generador de funciones entrega lacorriente senoidal i que circula por el solenoide y crea un campo magnético también senoidal en el interior de ese dispositivo; luego, un flujo magnético variable atraviesa la bobina que se coloca dentro del solenoide y en ella se induce una fem, que se aprecia en el canal 2 del osciloscopio. Con el voltaje sobre la resistencia R, aplicado al canal 1 del osciloscopio, pueden determinarse lacorriente por el solenoide, la inducción magnética del solenoide y el flujo que atraviesa la bobina, ya que estas magnitudes son proporcionales a dicho voltaje.
El voltaje sobre la resistencia puede expresarse como:

(5)
siendo VRm la amplitud, VRpp el valor pico a pico y  la frecuencia angular de dicho voltaje.
La corriente por el solenoide resulta:

(6)

La inducción magnética en elcentro del solenoide está dada por:

(7)

Donde NS es el número de vueltas del solenoide; L, su longitud y D, su diámetro. Si el solenoide tiene varias capas de alambre, se toma como D el diámetro promedio.
Con la ecuación (6) en la (7) se obtiene:

(9)

donde:

(10)

Si la bobina tiene N vueltas y si d es su diámetro y A su área transversal (d2 / 4), el flujoconcatenado será:

(11)

donde:

(12)

De acuerdo con la ley de Faraday, la fem inducida está dada teóricamente por:

(13)

donde:

(14)

Por otra parte, la amplitud experimental de la fem está dada por:

(15)

siendo pp-exp el valor pico a pico de esta fem, que se determina directamente con el osciloscopio.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

• Generador defunciones
• Osciloscopio
• Reóstato
• Multítester
• Bobinas
• Solenoide

4. PROEDIMIENTO
• ε en función del tiempo.

1. Montamos el arreglo de la Figura 2. El generador se lo estableció para que entregue una señal senoidal sin nivel DC y con una frecuencia de 6.0 [KHz]. La amplitud de la señal debe ajustarse de manera que VRpp sea igual a O,60 [V]. La bobina usada debe estar ubicada en elcentro del solenoide.
2. Llenamos la primera parte de la Hoja de Datos y dibujamos las señales obtenidas para VR y εexp .
• Relación entre ε y la amplitud de B.
3. Llenamos la Tabla 1 de la Hoja de Datos variando la amplitud de la señal del generador de funciones.
• Relación entre ε y la frecuencia de B.

4. Llenamos la Tabla 2 variando la frecuencia de la señal del generador de...