sonda magnetica

Guía del experimento

Física Básica Experimental
Física Básica Experimental I

Ley de Faraday de la inducción
Departamento de Física Aplicada.
Universidad de Cantabria
Marzo 19, 2012
Resumen
Se realiza un experimento de Faraday. Se provoca un cambio de flujo
magnético a través de una espira conductora y se observa la existencia de
corriente eléctrica inducida en dicha espira. Se midela fuerza
electromotriz inducida y se discute, en términos de la energía, el
comportamiento del sistema físico en estudio.

INTRODUCCIÓN
En el proceso de comprensión de los fenómenos eléctricos y magnéticos, se
realizaron experimentos que marcaron hitos en este camino (Tales, Gilbert, Volta,
Oersted...) y que culminaron en las cuidadosas experiencias de Michael Faraday, que le
permitieronenunciar la ley de la inducción electromagnética que lleva su nombre. Por un
lado, esta ley preparó el camino de otros sabios (Maxvell, Lorentz, Einstein...) que
posteriormente ampliaron nuestra comprensión del electromagnetismo y, por otro, sirvió de
base a la tecnología de la generación, transporte y consumo de la energía eléctrica a gran
escala.
En este experimento, se induce una ddp enuna bobina que oscila (columpiándose) en
el seno de un campo magnético. Se examinan las leyes de Faraday y de Lenz y la energía
disipada en una resistencia de carga se compara con la pérdida de amplitud de la oscilación
del péndulo.
Un péndulo rígido con una bobina en uno de sus extremos oscila en el seno de un
campo magnético. Una carga resistiva se conecta a la bobina y se induce, en esecircuito, un
voltaje que es registrado con un sensor de voltaje. La posición angular del péndulo en
función del tiempo se mide con un sensor de movimiento de rotación que también actúa
como punto de suspensión para el péndulo. El voltaje inducido se puede representar frente al
tiempo y frente a la posición angular del péndulo.
La potencia disipada en la carga resistiva se calcula a partir delvoltaje y el valor de
la resistencia y la energía que se ha convertido en energía térmica se determina hallando el
área subtendida por la curva de la potencia disipada en función del tiempo. Esta energía
térmica se compara con la energía potencial perdida, la cual se determina a partir de la
disminución de la amplitud del movimiento del péndulo.
La ley de Faraday se usa para estimar la magnituddel campo magnético a partir del
voltaje máximo inducido. Se examina el aumento o disminución del voltaje inducido según
la bobina entra o sale de la región de campo magnético y se discute el resultado utilizando la
Ley de Lenz.
Parte I: FEM Inducida
TEORÍA
Conviene leer la introducción a los fenómenos de inducción electromagnética que se
encuentra en los libros recomendados para este cursoen la Guía Docente de la Asignatura.

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Guía del experimento

Física Básica Experimental
Física Básica Experimental I

De acuerdo con la ley de Faraday de la inducción, un cambio del flujo magnético d
en un tiempo dt a través de una bobina induce una fuerza electromotriz (fem) dada por la
expresión
(t)= –N d /dt
(1)
donde N es el número de vueltas del hilo conductor en la bobina.El signo está ligado al
significado de la ley de Lenz.
Para un vector campo magnético B0 que es constante en un área A y perpendicular a ella,
el flujo magnético que atraviesa todo ese área A es = B0 dA = B0 dA =B0 dA=B0 A.
Éste es el flujo que atraviesa una espira de la bobina en este experimento, cuando el área
A de la bobina está completamente introducida en la región del campo magnético,de
valor B0, mientras que, cuando la bobina está completamente fuera de dicha región, el
flujo magnético es cero. El cambio de flujo, debido a N espiras, Δ = N B0 A 0, o
viceversa, se produce durante el tiempo Δt que la bobina tarda en entrar o salir
completamente. Durante ese pequeño intervalo de tiempo, de acuerdo con la ec.(1)
aparece en la bobina una fem que, en promedio, viene dada por...