UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

15-6-2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOINDUCCION ELECTROMAGNETICAMichael Faraday en Londres y Joseph Henry en New York descubrieron que en un circuito cerrado expuesto a un campo magntico variable, o bien en un circuito cerrado en movimiento respecto a un campo magntico esttico se producan corriente elctricas. Este fenmeno se llama induccin electromagntica. Podran los campos magnticos producir corrientes elctricas?INTEGRANTES: MELGAREJO VARGAS PEDRO LUIS.092649JRODRIGUEZ PALACIOS BERROSPI JAVIER..092613ERODRIGUEZ TAYPE MARCO ANTONIO..092616D15/06/2011

INDUCCIN ELECTROMAGNTICAINTRODUCCION:La induccin electromagntica es el fenmeno que origina la produccin de una fuerza electromotriz en un cuerpo expuesto a un campo magntico variable. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faraday quin lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).El descubrimiento de Oersted segn el cual las cargas elctricas en movimiento interaccionan con los imanes y el descubrimiento posterior de que los campos magnticos ejercen fuerzas sobre corrientes elctricas, no solo mostraba la reaccin entre dos fenmenos fsicos hasta entonces independientes, sino tambin porque podra ser un camino para producir corrientes elctricas de un modo ms barato que con la pila de volta. Faraday descubri que cuando un conductor es atravesado por un flujo magntico variable, se genera en l una fuerza electromotriz inducida que da lugar a una corriente elctrica.Ley de Faraday: La fuerza electromotriz e inducida en un circuito es directamente proporcional a la velocidad con que cambia el flujo que atraviesa el circuito.

OBJETIVOS: Estudiar algunos fenmenos de induccin electromagntica Determinar la relacin entre la corriente indicada y la variacin del flujo Explicar la ocurrencia de diversos fenmenos con base en la aplicacin de las leyes del punto anterior. Establecer la ley de Faraday y la de Lenz a partir de los fenmenos observados. Deducir la relacin que existe entre la diferencia de potencial inducida de una bobina y el nmero de espiras de sta. Demostrar que puede obtenerse una diferencia de potencial a partir de un campo magntico y deducir las condiciones bajo las cuales ocurre esto. Conocer el concepto de diferencia de potencial inducida.

MODELO FSICO:FLUJO MAGNTICO: Las corrientes elctricas producen efectos magnticos. Una corriente elctrica produce un campo magntico .Una pregunta que surge en forma natural es si es posible que algn fenmeno magntico produzca tambin un fenmeno elctrico. Faraday (1831) descubri que los efectos buscados aparecen como consecuencia de la variacin temporal de los campos magnticos.Antes de discutir los resultados de Faraday, definamos el concepto de flujo magntico.

Es el flujo magntico que atraviesa una superficie S.El flujo magntico tiene varias propiedades interesantes: El flujo a travs de una superficie cerrada cualquiera es siempre cero. Debido a lo anterior, el flujo a travs de una superficie S abierta no depende de su forma, sino slo de la curva que lo limita. El hecho anterior puede hacerse explcito.

EXPERIMENTO DE FARADAY:

Figura N 1: Solenoides

En el experimento de Faraday, al cerrar el interruptor en el circuito 'primario', se produce una corriente en el secundario. Al cabo de un tiempo, la corriente cesa. Si entonces se abre el interruptor, vuelve a aparecer corriente en el secundario, la cual nuevamente cesa al cabo de un tiempo breve. Es importante recalcar que los circuitos primario y secundario se hallan fsicamente separados (no hay contacto elctrico entre ellos).Los resultados del experimento de Faraday (y muchos otros) se pueden entender en trminos de una nueva ley experimental, que se conoce como la ley de Faraday-Lenz:La variacin temporal del flujo magntico enlazado por un circuito, induce en ste una 'f.e.m':

LEY DE LENZ:El sentido de la 'f.e.m' inducida es tal que siempre tiende a oponerse a la variacin del flujo magntico (lo cual explica el signo (-)).La variacin temporal del flujo magntico enlazado por un circuito puede deberse a varias causas, entre las cuales se puede mencionar:

Variacin temporal de, Movimiento del circuito Deformacin del circuito

Por supuesto, una combinacin de las causas anteriores tambin producir variacin del flujo. Observemos tambin que la Ley de Faraday es una ley experimental, que no puede deducirse,-en su forma general, de ningn otro hecho previamente conocido.SENTIDO DE CORRIENTES INDUCIDAS:Las corrientes que se inducen en un circuito se producen en un sentido tal que con sus efectos magnticos tienden a oponerse a la causa que las origin.As, cuando el polo norte de un imn se aproxima a una espira, la corriente inducida circular en un sentido tal que la cara enfrentada al polo norte del imn sea tambin Norte, con lo que ejercer una accin magntica repulsiva sobre el imn, la cual es preciso vencer para que se siga manteniendo el fenmeno de la induccin. Inversamente, si el polo norte del imn se aleja de la espira, la corriente inducida ha de ser tal que genere un polo Sur que se oponga a la separacin de ambos. Slo manteniendo el movimiento relativo entre espira e imn persistirn las corrientes inducidas, de modo que si se detiene el proceso de acercamiento o de separacin cesaran aqullas y, por tanto, la fuerza magntica entre el imn y la espira desaparecera.

Figura N 2: Induciendo Corriente

Figura N 3: Corriente Inducida.

Cuando movemos un imn permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente elctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la induccin magntica del imn en movimiento

DISEO:

Figura N 4: Voltaje Inducido.

Figura N 5: Campo Inducido.

MATERIALES:ampermetrobrjularestato

solenoideimnVarilla metlica

Tabla N 1.PROCEDIMIENTO:

PROPIEDADES MAGNTICAS DE LOS SOLENOIDES

Regulamos el voltaje de salida de la fuente a 1,52 V y regulamos el restato a una resistencia menor a 50 ohmios. Conectamos el solenoide al circuito del diseo. Cuando conectamos el circuito a Lafuente de alimentacin el solenoide adquiere la caracterstica de un imn.

EL PRINCIPIO DEL ELECTROIMN Acercamos la brjula al solenoide y observamos que la aguja se posiciona en direccin al solenoide, con eso corroboramos que la bobina se ha convertido en un electroimn El magnetismo de la bobina se hace ms fuerte cuando se coloca una vara conductora en el centro del solenoide.

Qu relacin observa usted entre la conducta del solenoide por el que pasa corriente un imn d barra?

Realizando una semejanza entre el campo de un solenoide y el campo de un imn, concluimos que al igual que en el solenoide la corriente fluye por las espiras formando todas ellas en su conjunto un tubo o cilindro por el que discurre la electricidad en su superficie;En un imn ocurre lo mismo ya que en su superficie debe de producirse un flujo de corriente superficial

Cul es la configuracin de las lneas de fuerza magntica cuando circula la corriente?

El sentido del campo magntico puede determinarse aplicando la regla del pulgar en cualquiera de las espiras, o tambin mediante la siguiente regla: Se supone el solenoide agarrado con la mano derecha de tal manera que los dedos indiquen el sentido de la corriente. El pulgar extendido indicar el sentido de las lneas de campo magntico dentro del solenoide. Si se suspende un solenoide de tal manera que al girar libremente en un plano horizontal, se comporta exactamente como una aguja imantada, pues se origina aproximadamente en la direccin Norte Sur geogrfica.

La cara Norte del solenoide corresponde a aquella por donde emergen las lneas de campo magntico, y la cara Sur, por donde penetran.Acercando un imn a un solenoide en las condiciones antes citada puede comprobarse que se comporta como un imn por consiguiente, la cara Norte del solenoide es repelida por el polo Norte del imn y atrada por el polo Sur. Si se trata de dos solenoides, las caras Norte se repelen entre s, en cambio una cara Norte atrae a una cara Sur.

Figura N 6: Flujo de Corriente en el Solenoide.FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDAConectamos las terminales del solenoide al galvanmetro como lo muestra la figura del diseo. Al pasar el imn por entre el solenoide observamos que la aguja del galvanmetro se mueve debido a que el imn ha generado una corriente inducida en la bobina.De acuerdo a lo sucedido, en este informe registramos lo siguiente:El efecto de cambiar la rapidez del imn observamos que la aguja del ampermetro deflecta pero no permanece constante era variada.Para cada sentido tena tres valores distintos de signo distinto.

El efecto de cambiar la polaridad del imn que se pone en movimiento.

Si lo alejbamos de la bobina la aguja del ampermetro deflecta hacia la izquierda y cuando lo acercamos la aguja del ampermetro deflecta hacia la derecha, y si cambiamos la polaridad bobina la aguja del ampermetro deflecta hacia la derecha y cuando lo acercamos la aguja del ampermetro deflecta hacia la izquierda.

La polaridad producida en la bobina para la corriente inducida para cada tipo del movimiento del imn.

Figura N 7: Campo Inducido por un Imn.Cuando el imn se acerca La corriente se opone a las lneas de campo del imn Cuando el imn se alejaLa corriente se opone a las lneas de campo.

FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA ENTRE DOS CIRCUITOSPara ser testigos de cmo un circuito con solenoide, resistencia y una batera puede inducir corriente a otro circuito con solenoide y un galvanmetro haremos uso de la siguiente figura.

Figura N 8.

Con la llave cerrada moveremos la bobina primaria hacia atrs o hacia adelante, pues esta se comporta como un imn que usaremos para inducir corriente en la bobina secundaria.En cada uno de los diagramas indicaremos lo siguiente:

La direccin de la corriente en el primario.La direccin de la corriente en la bobina primaria es igual al sentido que tienen las agujas del reloj, es decir, sentido horario.

La direccin de la corriente inducida en el secundario.Cono podemos ver en la figura una vez establecido el circuito veramos que la bobina primaria se comportara como si fuese un imn, ahora el sentido de la corriente inducida en el circuito de la bobina secundaria seria el sentido de las agujas del reloj, es decir, sentido horario.

Figura N 9: Campo Inducido por la Fuente.Que sucedera si en lugar del primario se mueve el secundario.Si acercamos la bobina secundaria hacia la bobina primaria el sentido de la corriente en la bobina secundaria seria horaria, pero si alejamos la bobina secundaria de la primaria, el sentido de la corriente en la bobina secundaria seria, anti horario.

ANLISIS EXPERIMENTAL:

1. Mencione aplicaciones de la ley d Faraday y Lenz.

Antes del descubrimiento de la induccin electromagntica, la nica fuente de energa era la pila de Volta que producan energa cara y en pequeas cantidades.Gracias a la induccin electromagntica, una gran cantidad de trabajo mecnico puede transformarse en energa elctrica de forma rpida y econmica, induciendo una corriente en un circuito

Aplicaciones:

1. Calentamiento por induccin electromagntica: El campo magntico es ms fuerte en el centro de la superficie

Figura N 10: Calentamiento por induccin ElectromagnticaLas aplicaciones ms difundidas del calentamiento por induccin son las siguientes:Tratamientos trmicos: recocido, templado, endurecido superficial.Fusin: forjado en caliente.Soldaduras de bronce y termo plasto.Expansin para embutidos: alivio de tenciones.Aplicacin de revestimiento: curado o secado.

Figura N 11.

1. Centrales elctricas se produce energa elctrica a gran escala utilizando una fuerza electromotriz para mover una turbina unida a un generador elctrico.1. Hidroelctricas: Las turbinas son movidas por el agua que cae por un desnivel. La energa primaria es energa mecnica (energa potencial del agua). 1. Trmicas: Las turbinas son movidas por vapor. El calor necesario para obtener vapor procede de la combustin de materiales fsiles, como carbn, petrleo o gas natural. 1. Nucleares: Las turbinas son movidas por vapor, que se obtiene de la fisin nuclear en un reactor, (energa nuclear).1.

Figura N 12: Central Nuclear.

1. Explique la fenomenologa que el campo magntico genera el elctrico y viceversa.

Elcampo elctricoes una consecuencia relativista del campo magntico. El movimiento de la carga produce un campo magntico. En un imn de barra comn, que al parecer esta inmvil, esta compuesto de tomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye una minscula corriente que produce un campo magntico.Todos los electrones en rotacin son imanes diminutos.As tendramos: Campo magntico creado por un conductor rectilneo:Una corriente rectilnea crea a su alrededor un campo magntico cuya intensidad se incrementa al aumentar la intensidad de la corriente elctrica y disminuye al aumentar la distancia con respecto al conductor. Figura N 13. Campo magntico creado por una espira:El campo magntico creado por una espira por la que circula corriente elctrica aumenta al incrementar la intensidad de la corriente elctrica.

Campo magntico creado por un solenoide:El campo magntico creado por un solenoide se incrementa al elevar la intensidad de la corriente, al aumentar el nmero de espiras y al introducir un trozo de hierro en el interior de la bobina (electroimn).

Figura N 14.Michael Faraday dio la siguiente explicacin terica para que un campo magntico generase una corriente elctrica:

Es necesario un campo magntico variable (imn, bobina o cable en movimiento) para crear una corriente elctrica en el cable o en la bobina. Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenmeno, como induccin electromagntica. La corriente elctrica inducida existe mientras dure la variacin del campo magntico. La intensidad de la corriente elctrica es tanto mayor cuanto ms intenso sea el campo magntico y cuanto ms rpido se muevan el imn o la bobinaFigura N 15.CONCLUSIN:La induccin ocurre solamente cuando el conductor se mueve en ngulo recto con respecto a la direccin del campo magntico. Este movimiento es necesario para que se produzca la induccin, pero es un movimiento relativo entre el conductor y el campo magntico. De esta forma, un campo magntico en expansin y compresin puede crearse con una corriente a travs de un cable o un electroimn. Dado que la corriente del electroimn aumenta y se reduce, su campo magntico se expande y se comprime (las lneas de fuerza se mueven hacia adelante y hacia atrs). El campo en movimiento puede inducir una corriente en un hilo fijo cercano.

BIBLIOGRAFA: TITULO: FISICA TOMOII/ AUTOR: SERWAY RAYMOND/ EDITORIAL: MCGRAW-HILL/ IDIOMA: ESPAOL. TITULO: FISICA EXPERIMENTAL ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO/ AUTOR: ANIBAL MENDOZA LUIS/ IDIOMA: ESPAOL. TITULO: FISICA UNIVERSITARIA/ AUTOR: W. SEARS W. ZEMANSKY. / IDIOMA: ESPAOL. TITULO: FISICA CONCEPTOS Y APLICACIONES/ AUTOR: TIPPENS, PAUL E. / EDITORIAL: MCGRAW-HILL (AO: 2007, 7 EDIVION). / IDIOMA: ESPAOL.

WEBGRAFIA: http://www.monografias.com/trabajos32/simulador-sismos/Image2369.gif http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_7.htm http://www.monografias.com/trabajos70/induccion-electromagnetica/induccion-electromagnetica.shtml http://www.monografias.com/trabajos58/induccion-electromagnetica/induccion-electromagnetica2.shtml http://www.emmafiorentino.com.ar/VIII%20SEMINARIO/APLICACIONES.PDF

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