Penes

Departamento de Física Aplicada III
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Prácticas de Física II

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Pr´ ctica 8: I NDUCCI O N ELECTROMAGN E TICA
a
1

Objeto de la pr´ ctica
a

En esta pr´ctica se analizar´ la inducci´n electromagn´tica, descrita por la ley de Faraday que se establece
a
a
o
e
entre dos bobinas cuando una de ellas es alimentada por una corriente alterna y laotra est´ sometida a la
a
influencia de la primera y experimenta una fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida.

2

Fundamento te´ rico
o

La inducci´n electromagn´tica es un fen´meno por el cual un campo magn´tico variable en el tiempo proo
e
o
e
duce una f.e.m. en circuitos pr´ximos. Se basa en la ley de Faraday cuya expresi´n matem´tica es:
o
o
a
ε=−

d
dΦm
=−
dt
dt

S

B ·dA

(1)

El campo magn´tico en el interior del eje de un solenoide cuya longitud es mucho mayor que el radio
e
(denominado bobina de campo) tiene una regi´n donde pr´cticamente es uniforme y su valor es
o
a
B = μ0 n I(t)
siendo n la densidad de espiras (n´mero de vueltas por unidad de longitud), I(t) la intensidad variable que
u
ıo
circula por la bobina de campo y μ0 la permeabilidaddel vac´ (μ0 = 4π × 10−7 T·m/A).
Al introducir en el interior de la bobina de campo otra bobina m´s peque˜a de N vueltas y de secci´n S, la
a
n
o
f.e.m. inducida sobre ella es
dB
dI(t)
d(N S B)
= −N S
= −N S μ0 n
dt
dt
dt
Si el generador suministra una corriente alterna de frecuencia f y amplitud I0
ε=−

(2)

I(t) = I0 cos(2πf t)
la f.e.m. inducida es
ε = 2πf μ0 n N S I0sen(2πf t).

3

(3)

Descripci´ n del instrumental
o

Para la realizaci´n de la pr´ctica son necesarios los siguientes aparatos:
o
a
• Generador de funciones, que suministra una tensi´n alterna de amplitud y frecuencia variable.
o
• Bobina de campo, de gran secci´n y longitud para permitir la introducci´n de otras m´s peque˜ as.
o
o
a
n
• Varias bobinas de secci´n y/o n´ mero devueltas diferentes.
o
u
• Osciloscopio, empleado como volt´
ımetro para medir diferentes tensiones, la de la bobina de campo y
la f.e.m. inducida en la bobina peque˜a.
n
1

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8. I NDUCCI O N ELECTROMAGN ´ TICA
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F´sica II
ı

• Resistencia de 100 Ω puesta en serie con la bobina de campo.
• Base de montaje y cables de conexi´n.
o
• Regla de madera.

Figura 1: Esquema deldispositivo experimental.

4

Realizaci´ n de la pr´ ctica
o
a

4.1

Medidas en el laboratorio

• Las bobinas deben manipularse cogi´ndolas por los extremos, nunca por los hilos conductores.
e
1. M´ntese en serie el generador de funciones, la resistencia de 100 Ω y la bobina de campo, usando los
o
terminales fijos de los extremos; de forma que la tierra del generador est´ conectada a una delas patas
e
de la resistencia.
Enci´ndase el generador, selecci´nese una se˜al sinusoidal de frecuencia f = 2 kHz.
e
o
n
2. Con´ctese el canal 1 del osciloscopio mediante una sonda a las patas de la resistencia. T´ngase cuidado
e
e
de que la tierra est´ en el lado correcto.
e
3. Con´ctese la bobina de di´metro d = 41 mm y N = 300 vueltas al canal 2 del osciloscopio mediante
e
aunos cables trenzados. Introd´zcase la bobina en la regi´n central de la bobina de campo, para ello
u
o
ay´ dese de la regla de madera.
u
4. Enci´ndase el osciloscopio y pulse el bot´n ”MEASURE”. En la pantalla del osciloscopio aparecer´n
e
o
a
dos se˜ales sinusoidales, correspondiente a los dos canales.
n
Si se necesita modificar la escala vertical de la pantalla del osciloscopio girar eldial ”VOLTS/DIV”
correspondiente al canal 1 o al canal 2. Para cambiar la escala horizontal de tiempo, girar el dial
”SEC/DIV”.

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8. I NDUCCI O N ELECTROMAGN ´ TICA
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F´sica II
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4.1.1 Dependencia con la frecuencia
1. Aseg´ rese que la frecuencia de la se˜ al del generador es de 2 kHz. Aj´ stese la amplitud de la corriente
u
n
u
que circula por la bobina de campo de...