Lab especial fisica 3 induccion ucr

Universidad de Costa Rica
Escuela de Física
Laboratorio de Física General 3
Inducción Electromagnética

26 de setiembre del 2014
Objetivos
El objetivo general es que el 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.
Específicamente:
Comprender como las corrientes eléctricasvariantes en una bobina pueden inducir corrientes variantes en otra bobina que no está conectada en la primera.
Apreciar el efecto de una barra ferromagnética sobre la fem inducida en la segunda bobina
Equipos
Generador de onda seleccionado para ondas sinusoidales
Dos cajas de sustitución de resistencias
Inductores
Barras metálicas
Un digitalizador de señales
Dos detectores de voltajeProcedimiento
Parte A Número de vueltas variable
Armar el circuito como se indicaba en la guía
Colocar las dos bobina de 400 vueltas con D=0
Ingresar a DataStudio
Establecer en la fuente una frecuencia de 100 Hz y mínimo voltaje. Y con resistencias de 20 Ω y 10 Ω. Iniciar el programa, y aumentar el voltaje, al llegar al tope detener el programa
Ponerle nombre a las graficas
Cambiar la bobinaprimaria por una de 200 vueltas y repite el procedimiento
Repetir el proceso con la bobina de 1600 vueltas
Repetir los paso pero cambiando la bobina secundaria, y dejando la primaria de 400 vueltas
Parte B Núcleo de Hierro
Utilizando las bobinas con igual número de vueltas, con D=0, repetir el punto 4.
Darle nombre a las graficas
Insertar la barra metálica horizontal a través de lasbobinas
Darle nombre a la nueva gráfica
Solicitar ajuste lineal
Parte C Distancia variable
Cambiar la Bobina primaria por una de 1600 vueltas y la secundaria por una de 3200 vueltas
Buscar la nueva gráfica en el programa
Registrar los datos con las bobinas en contacto.
Separe las bobinas D = 2 cm y repita el punto anterior
Repetir el procedimiento con separaciones de 4, 6 y 8 cm
Volver acolocar la barra y repetir lo anterior para todas las distancias.
Tabular en Excel
Graficar ε vs D
Analizar
Parte D Circuito magnético
Utilizar las bobinas de la parte C
Buscar la gráfica del programa
Colocar las bobinas en las configuraciones que vienen especificadas en la guía, y registrar los datos en todo el rango de voltaje de la fuente
Rotular cada gráfica
Realizar ajuste a cadagráfica
Marco teórico
En el experimento se trabajó en la inducción electromagnética, mediante la ley de inducción de Faraday, que dice que “La fem inducida en un circuito es igual al negativo de la velocidad con que cambia con el tiempo el flujo magnético a través del circuito”.
ε= -dΦBdt= -ddtB. dA (1)Donde ΦB= B . dA es el flujo magnético a travésdel circuito de área A. El signo “-“ se debe a la ley de Lenz que dice que en un circuito la corriente inducida aparece en una dirección tal que se opone al cambio que la produce. En esta práctica no se tomó en cuenta la ley de Lenz ya que solo se determinó la magnitud del campo magnético.
En el laboratorio se estudió el fenómeno de inducción mutua y autoinducción presente en una bobina dedevanado apretado con corriente alterna se coloca frente a otra similar.
La corriente sobre una bobina genera dos flujos: uno sobre sí misma, autoinducción, y otro sobre una bobina cercana, inducción mutua.
El flujo de una bobina sobre sí misma es proporcional a la corriente que se transporta en esa bobina.
NΦ=Li (2)Donde L es la auntoinductancia que es la constante de proporcionalidad usando la ley en la forma 1 vemos que.
ε=-dNΦdt=-Ldidt (3)Mientras el flujo de una bobina sobre otra es proporcional a la corriente de la primera y la constante de proporcionalidad es la inductancia mutua (M).
ε12=-dN2Φ12dt=-Mdi2dt...