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• Carlos C.

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Inducción electromagnética 1. FUNDAMENTOS BÁSICOS La ​inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (fem) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Así, cuando dicho cuerpo es un conductor se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por ​Michael Faraday​, quien lo expresó indicando que la magnitud de la diferencia de potencial inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (ley de Faraday).

Figura 1: ​Equipo básico para verificar la ley de Faraday Por otra parte, ​Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la fem inducida se opone al cambio de flujo magnético de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido bien para el caso en que la intensidad del flujo varíe o bien el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

2. OBJETIVOS

General Confirmar la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Específicos 1. Analizar la fem inducida en una bobina cuando un imán permanente se mueve en su interior. 2. Medir el flujo magnético entrante y saliente en una bobina cuando un imán permanente se mueve en su interior.

1

  PROBLEMA 3.

Explique el funcionamiento del detector de metales basado en la ley de inducción de Faraday. 4. ACTIVIDADES DE REALIZACIÓN PRÁCTICA En esta experiencia se utilizará como guía el video de demostracion realizado por la compañia PASCO(​https://www.youtube.com/watch?time_continue=2&v=u25xqDF5SY8&feature=emb_title​) , en el cual se mide la (​ FEM) inducida en una bobina, al dejar caer un imán en su interior. En el video se utiliza el ​Capstone​ para registrar, mostrar y analizar los datos. Toma y Análisis de datos 1. Se conecta un sensor de voltaje a los extremos de la bobina construida. 2. El sensor de voltaje se configura a una frecuencia de 1 kHz para medir la FEM inducida por las bobinas. 3. Se realizan dos etapas, primera etapa ​FEM inducida vs número de espiras de la bobina 4. En la primera etapa​ se deja caer el imán desde una altura de 25 cm a través de la bobina, que inicialmente tiene una sola espira, y simultáneamente se mide la FEM inducida. 5. Se repite el ensayo varias veces y en todas las ocasiones se mide la fem inducida. Luego se obtiene un promedio para la fem inducida en la bobina de una sola espira. 6. Se repite los pasos 4 y 5 para las bobinas de 2, 3, 4 y 5 espiras. los resultados de estas mediciones se observan en los ​gráfico 1 al gráfico 5 respectivamente. 7. Con los datos obtenidos en la ​primera etapa​ llene la tabla 1, de número de espiras vs promedio de fem inducida.

Número de espiras (eje x)

1

Promedio de la fem inducida (eje y)

0.0235 V

2

3

4

5

6

Tabla 1 8. Construya un gráfico de número de espiras vs promedio de fem inducida. (puede utilizar excel o la hojas de cálculo de google) 9. En la ​segunda etapa se mide la fem inducida en función de la altura​, en esta etapa se lanza el imán desde tres alturas (5, 10 y 20 cm). los datos se observan en el gráfico 6. 10.En la ​tercera etapa se analiza el área bajo la curva de la fem inducida​, se analiza una de las mediciones obtenidas (N=8 espiras, altura 20 cm) y se obtiene el área bajo la curva positiva y la curva negativa. los datos obtenidos se observan en el gráficos 7 y 8.

5. ANOTACIONES Y CÁLCULOS DATOS De acuerdo con los datos y gráficos obtenidos en las mediciones conteste las siguientes preguntas: Pregunta 1: ​¿Qué significado físico tiene el valor máximo de la primera parte de la gráfico 7?

Pregunta 2:​ ¿Qué significado físico tiene el área bajo la curva de la primera parte del gráfico 7?

Pregunta 3: a partir de los datos obtenidos en el gráfico 8, compare las áreas obtenidas para el pico positivo y el pico negativo. ¿Cuáles son las diferencias o similitudes? ¿A qué se atribuyen estas diferencias o similitudes?

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Pregunta 4: ​a partir de los obtenido en el gráfico 6​ ​¿En qué cambian los resultados para las tres alturas distintas de caída del imán? ¿Cuál es​ ​el fenómeno físico al que se atribuyen estos cambios?

Pregunta 5 : ¿​Qué relación física puede deducir de la gráfica construida a partir de la tabla 1 (fem inducida vs número de espiras)?

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6. CONCLUSIONES DEL GRUPO

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REFERENCIAS [1] S. Gil y E. Rodríguez​.​ ​Física re-creativa: experimentos de Física usando nuevas tecnologías. Argentina: Prentice-Hall, 2001. a​

[2] F. Sears, M. Zemansky, H. Young y R. Freedman​.​ ​Física universitaria​, vol. 2, 12​ ​ed. México: Addison Wesley Longman, 2009. [3] H. Benson​.​ ​Física universitaria​, vol. 2. México: CECSA, 2000. a​

[4] H. Ohanian y J. Market​.​ ​Física para Ingeniería y Ciencias,​ vol. 2, 3​ :​ ​ed. China: McGraw-Hill, 2009. [5] D. Castro y A. Olivo​.​ ​Física Electricidad para estudiantes de Ingeniería: notas de clase. Barranquilla: Ediciones Uninorte, 2008.

Gráficos para cada una de las tres etapas. Grafico 1, N=1 espiras, se lanza el imán a una altura de 25 cm

Grafico 2, N=2 espiras, se lanza el imán a una altura de 25 cm

Grafico 3, N=3 espiras, se lanza el imán a una altura de 25 cm

Grafico 4, N=4 espiras, se lanza el imán a una altura de 25 cm

Grafico 5, N=5 espiras, se lanza el imán a una altura de 25 cm

Gráfico 6. de Fem inducida en función de la altura manteniendo constante el número de espiras (N= 8 espiras)

Gráfico 7. Análisis del área bajo la curva negativa de la fem inducida, cuando es lanzado el imán al interior de una bobina de N=8 espiras.

Gráfico 8. Análisis del área bajo la curva positiva de la fem inducida, cuando es lanzado el imán al interior de una bobina de N=8 espiras.