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• Christian Nicolas Quintero Montero

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Laboratorio 10 Inducción electromagnética OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL  Observar Experimentalmente magnéticos.

las

Fuentes

de los campos

eléctricos y

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Observar experimentalmente las líneas de campo magnético para diferentes configuraciones de imanes.  Observar experimentalmente lo que se puede interpretar en la Ley de Faraday.  Observar experimentalmente lo que se puede interpretar de la Ley de AmpereMaxwell.  Inducir al estudiante a consultar vía Internet información actualizada y real del de aplicaciones de los campos electromagnéticos.

MARCO TEÓRICO El flujo magnético es el producto escalar de la densidad del campo magnético por el vector representativo del área de la espira (perpendicular a la superficie y con módulo igual a dicha área):

siendo a el ángulo que forma la dirección del campo magnético con la normal a la superficie considerada. La anterior expresión es válida en campos magnéticos uniformes. Si el campo es no uniforme, el flujo magnético asociado se describe mediante una integral:

Ley de Gauss: El flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada cualquiera es igual a la carga neta que se encuentra dentro de ella dividida por

:

Donde es la carga neta en el interior de S. La Ley de Gauss nos dice que el flujo a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica encerrada en su interior.

El flujo es positivo si la carga es positiva y negativo si la carga es negativo. De esta manera, lo que nos dice la ley de gauss es que la carga eléctrica constituye la fuente del flujo eléctrico. Las cargas positivas son las fuentes (flujo positivo) y las cargas negativas son los suministradores (flujo negativo). Ley de Faraday En el experimento de Faraday-Henry se constata que si el flujo magnético cambia de manera brusca (por ejemplo, al mover el imán con mayor rapidez), la intensidad de corriente eléctrica inducida aumenta. La variación del flujo magnético con respecto al tiempo viene dada por la llamada ley de Faraday:

siendo

la fuerza electromotriz (f.e.m.) generada por el campo magnético.

Observaciones: 1ª Nos dice que un campo eléctrico dependiente del tiempo contribuye a la formación de un campo magnético. 2ª Es compatible con el principio de conservación de la carga, ya que si, como antes, es, se cumple el principio de conservación de la carga. Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos.

La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. La ley de Gauss para el campo magnético indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. La ley de Faraday habla sobre la inducción electromagnética, la que origina una fuerza electromotriz en un campo magnético. La ley de Ampere generalizada La permisividad de vacío e0 es la relación D/E en el espacio libre. También aparece en la constante de fuerza de Coulomb, ke = 1 /. Su valor es donde c0 es la velocidad de la luz en el espacio libre, 0 es la permeabilidad del vacío. Constantes c0 y 0 se define en unidades del SI a tener valores numéricos exactos, desplazando la responsabilidad de experimento para la determinación de la metro y el amperio.

Las propiedades magnéticas no están limitadas a las sustancias ferromagnéticas, sino que las presentan también todas las sustancias, aunque en mucho menor escala en esta categoría entran dos tipos de sustancias las paramagnéticas situada en un campo magnético es atraída hacia la región donde el campo es más intenso, y las diamagnéticas que son atraídas hacia la región donde el campo es más débil.

Material utilizado: ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Fuente de Voltaje DC. Caimanes. Galvanómetro. Multímetro en función de Amperímetro. Bobinas. Resistencias. Brújula. Imanes permanentes. Limaduras de hierro. Varillas de hierro. Trozos de madera. Montajes Integradores de los elementos.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA  Realizar el montaje del gráfico, introducir lentamente y rápidamente el imán dentro de la bobina, que se observa y con base a que ley podemos explicar lo observado.  Ahora retiramos lentamente y rápidamente el imán dentro de la bobina, que se observa y con base a que ley podemos explicar lo observado.  Si ahora mantenemos fijo el imán y lo que se mueves ahora es la bobina dentro del imán qué ocurre en el Galvanómetro, explicar lo ocurrido.

 Se Introduce dentro de la bobina una varilla de hierro y observar que ocurre en el galvanómetro, explicar lo ocurrido. Igual procedimiento con un trozo de madera

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

 Se realiza el montaje que se indica , colocando una resistencia y un voltaje adecuado para que la bobina 2 no se recaliente y la fuente no entre en corto.  La bobina dos se mueve hacia adentro y hacia fuera de la bobina que está conectada al galvanómetro, qué se observa en éste, como explicar lo ocurrido y que ley Física soporta esta explicación.  Repetir el procedimiento anterior pero dentro de la bobina 2 (dos) coloque una varilla de hierro y observe que ocurre en el galvanómetro. Qué permite explicar lo ocurrido.

 Estando la bobina 2 en reposo dentro de la bobina conectada al galvanómetro enciendo la fuente de voltaje DC y la apago rápidamente que se observa en el Galvanómetro, Que Ley me permite explicar lo ocurrido

Descripción de la práctica: Para el desarrollo de la práctica el docente inicialmente nos mostró los equipos a utilizar; enseguida nos fue mostrando la función de cada uno y nos dijo qué ocurre si introducimos un imán dentro de la bobina y la lectura que arrojaba en el galvanómetro. El desarrollo de la práctica como tal lo hizo el profesor y al finalizar nos dijo que debíamos presentar un análisis completo y detallado acerca de lo que habíamos visto. La descripción detallada de lo ocurrido esta explicada dentro del análisis de resultados y las conclusiones.

Análisis de resultados: La cercanía de un campo magnético (producido por un conductor) a una brújula , hace que la aguja se ubique en una dirección diferente a la que señala el norte magnético terrestre. Se realizó el experimento donde utilizamos un imán y encima de éste una hoja con limadura de hierro donde se logró idear una forma de visualizar las líneas de campo magnético. Se denomina que el hierro es un material ferromagnético, es decir, aquel material que cuando está en contacto con un imán, este alinea sus cargas de modo opuesto al polo del imán con el que está en contacto. Se realizó la parte experimental cuando se introduce una barra de hierro en el centro de la bobina, donde se produjo lo siguiente: al entrar la barra, la aguja en el galvanómetro se movió hacia la derecha y cuando salió se movió hacia la izquierda. Al explorar el procedimiento anterior con un imán, cuando entró la zona positiva, se movió a la derecha; con la zona negativa , la aguja apuntó a la izquierda; mientras se mantuvo quieto el imán, el galvanómetro arrojó un dato de cero. Durante la práctica pudimos apreciar lo que es un transformador (dos bobinas que rodean ciertas secciones de un núcleo cerrado). Por último el experimento realizado en esta práctica se utilizó la bobina donde saltaron los anillos de aluminio, allí se pudo observar que todos los anillos saltaron unos más fuerte que otros excepto el anillo cortado donde se quedó en su puesto esto se pudo haber presentado, debido a que su núcleo no estaba totalmente cerrado. También se realizó con una bombilla donde al oprimir la palanca esta se prende automaticamente donde se logró comprobar que por medio de esta bobina también existe inducción electromagnética.

CONCLUSIONES

● La brújula orienta su aguja señalando el norte magnético terrestre, en vez del norte geográfico. ● Un electroimán es una bobina conectada a un núcleo, el cual produce un campo magnético cuando pasa cierta corriente por las espiras de la bobina. ● Existen unos transformadores invertidos que adquieren un voltaje pequeño y generan uno de mayor valor, son conocidos también como inversores. ● La bobina es una cierta cantidad de alambre enrollado , el cual entre más fino sea, mayor corriente lo atravesara, debido al concepto de conductividad.

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