Laboratorio Fisica 120

Ley de Faraday
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* Resultados
En esta experiencia se estudiará el campo magnético medido tanto con una sonda tangencial como longitudinal.

Gráfico 1: Voltaje inducido en la bobina de 400 vueltas en función del campo magnético. Calculado luego de medir la caida de tensión con una sonda tangencial ubicada entre las dos bobinas.

Gráfico 1: Voltajeinducido en la bobina de 400 vueltas en función del campo magnético. Calculado luego de medir la caida de tensión con una sonda longitudinal ubicada en el interior de la bobina de 400 vueltas.
Gráfico 3: Relacion experimental entre el voltaje primario (bobina 800 vueltas) y el voltaje secundario (bobina 400 vueltas). Se desprende esta relación de la Ley de Faraday (ver marco teórico).
*Discusión y análisis
En la experiencia se montan los circuitos presentados en el desarrollo experimental con el fin de comparar los campos magnéticos medidos con una sonda tangencial y una longitudinal, además de comprobar la Ley de Faraday y relacionar el voltaje primario con el secundario en un transformador.
Para la experiencia se utiliza la ecuación de fem instantánea inducida:
εins=BANωsen(ωt)Esta es máxima cuando el tiempo es de la forma π+2kπ, con k un número entero, es decir:
εMAX=BANω (1)
En la primera parte del práctico se mide la caída de tensión del circuito con la ayuda de una sonda tangencial ubicada justo en el centro de las dos bobinas y se calcula el campo magnético de la figura 1 (apéndices) por medio de la relación:
50mT=5V
Por otro lado se mide la fem máxima inducidautilizando un multitester conectado a una de las bobinas.
La fem máxima inducida y el campo magnético se relacionan de manera lineal como muestra el gráfico 1, que es posible corroborar con el coeficiente de correlación: 0,9997. Comparando este con el ideal se obtiene un error porcentual de 0,03000 % , el cual es considerado mínimo y por ende la tendencia aplicada es correcta. Además el gráficoentrega la primera ecuación empírica de la experiencia:
εMAX=26,15B+0,0014 (2)
Al comparar esta con la ecuación (1) se determina que la pendiente es igual a la derivada de εMAX respecto a B. En otras palabras la pendiente de (2) corresponde a ANω .
El valor de A es calculable por medio de una medición aproximada de los lados de la bobina. El numero de espiras (N) es conocido y ω=2πf, conf=50±0.001[Hz].
Con todos estos datos se calcula la pendiente teórica y se compara con la experimental.
pendiente teo=66,47
pendiente exp=26,15
Error %=154,1%
Luego en la segunda parte del práctico se calcula el campo magnético del mismo circuito, pero esta vez utilizando una sonda longitudinal y la misma relación anterior entre campo magnético y caída de tensión medida.
La forma en que varia lafem máxima inducida en función del campo magnético medido con una sonda longitudinal queda expresada por medio del gráfico 2, con un coeficiente de correlación igual a 0,0997, esto es un error porcentual de 0,03000 % , lo que hace correcta la tendencia lineal aplicada. Además el gráfico 2 entrega la segunda ecuación empírica de la experiencia.
εMAX=68,18B+0,0075 (3)
Como se mencionó lapendiente de la ecuación (3) correspondería a ANω que presenta el mismo valor teórico que en la primera parte de la experiencia (66,47) ya que se trabajó en las mismas condiciones y solo se vario el tipo de sonda utilizada. Se compara con el valor experimental de la ecuación (3) se obtiene el error porcentual.
pendiente teo=66,47
pendiente exp= 68,18
Error %=2,499%
La sonda longitudinal mide lacaída de tensión en el interior de la bobina, específicamente en su centro de forma paralela a las líneas de campo de esta; en cambio, la sonda tangencial mide la caída de tensión ubicada entre las dos bobinas en la parte exterior de ellas.
El campo magnético para una bobina con forma cilíndrica o de paralelepípedo es mayor en su centro y va disminuyendo hacia los extremos, además, las líneas de...