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• diana04082014

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Practica 2 “Leyes de Faraday”

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electroquímica y Corrosión Práctica No.2 “Leyes de Faraday” Profra.: Grupo: Equipo:2 SECCION: B (9 a11) Turno: Matutino. Periodo agosto-diciembre Fecha de realización de la práctica: Integrantes:

Firma:

Agustin Cornejo Elizabeth Garcia Espinoza Ariana Hernandez Botho Karen Violeta Hernandez Villanueva Brisa Eredei Hernandez Tellez Alberto Alexander Reyes Riveron Diana Sarahi Silva Hernandez Nancy Marisol

PRÁCTICA #2

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Practica 2 “Leyes de Faraday”

Objetivos    

Identifica tres diferentes coulombímetros (coulómetros). Determina las reacciones electroquímicas de oxidación y reducción en cada coulombímetro. Construye un circuito electroquímico compuesto por tres coulombímetros conectados en serie. Relaciona la cantidad de masa producida (sólido, líquido y gas) producida durante la electrólisis con la cantidad de corriente eléctrica consumida.

Introducción En 1820, el descubrimiento, de Oester, de los efectos magnéticos causados por la corriente eléctrica creo un gran interés en la búsqueda de los efectos eléctricos producidos por campos magnéticos, que es la inducción electromagnética, descubierta en 1830 por Michel Faraday y Joseph Henry, casi simultáneamente y de manera independiente. Ampère había malinterpretado algunos experimentos, porque buscaba fenómenos eléctricos causados por campos magnéticos estáticos. Los experimentos de Faraday y Henry, mostraron que una corriente eléctrica podría inducirse en un circuito mediante un campo magnético variable. Los resultados de estos experimentos llevaron a la ley conocida como Ley de Inducción de Faraday. Esta ley señala que la magnitud de la fuerza electromotriz (fem) inducida en un circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito. También, los campos eléctricos cambiantes producen campos magnéticos. Esto no se descubrió experimentalmente, porque el efecto hubiera sido mínimo en los experimentos de laboratorio realizados a principios del siglo XIX. Maxwell predijo teóricamente este hecho entre los años 1857 y 1865, en estudios cuyo objeto era desarrollar una base matemática y conceptual firme para la teoría electromagnética. Sugirió que un campo eléctrico cambiante actúa como una corriente de desplazamiento adicional en la ley de Ampère.

LEY DE FARADAY En una demostración clave de la inducción electromagnética figura10.1, se conecta un galvanómetro con una espira y se hace mover un imán de un lado a otro por el eje de la espira. Mientras el imán se mantiene fijo nada sucede, pero cuando está en movimiento, la aguja del galvanómetro se desvía de un lugar a PRÁCTICA #2

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Practica 2 “Leyes de Faraday” otro, indicando la existencia de corriente eléctrica y por ende de una fuerza electromotriz en el circuito espira-galvanómetro. Si el imán se mantiene estacionario y la espira se mueve ya sea hacia o alejándose del imán, la aguja también se desviara. A partir de estas observaciones, puede concluirse que se establece una corriente en un circuito siempre que haya un movimiento relativo entre el imán y la espira. La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida, la cual se produce mediante una fem inducida. Nótese que no existen baterías en ninguna parte del circuito. En otro experimento como la figura 10.2. Las espiras se colocan una cerca de la otra pero en reposo la una con respecto de la otra. Cuando se cierra el interruptor S, creando así una corriente estacionaria en la bobina de la derecha, el galvanómetro marca momentáneamente; cuando se abre el interruptor, interrumpiendo de este modo la corriente, el galvanómetro marca nuevamente, pero en dirección contraria.

Figura 10.1

El experimento muestra que existe una fem inducida en la espira izquierda de la figura 10.2 siempre que la corriente de la derecha este cambiando. Lo que es significativo aquí es la velocidad a la que cambia la corriente y no a la intensidad de la corriente. PRÁCTICA #2

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Figura 10.2

La característica común de estos dos experimentos es el movimiento o cambio. La causa de las fem inducidas es el imán en movimiento o la corriente cambiante. En otras pruebas diferentes se muestran las propiedades importantes de la inducción. Si se repite el experimento con el mismo imán de la figura 10.1 pero con una espira de área transversal mayor se produce una fem mayor; por lo tanto la fem inducida en la espira es proporcional a su área. En todos estos experimentos no es el cambio del campo magnético lo importante, sino el cambio en su flujo a través del área de la espira. Por último, los experimentos demuestran que la indicación o lectura del galvanómetro es también proporcional a la cantidad de espiras que forman una bobina y a la rapidez con que se producen los cambios. Para hacer los resultados experimentales cuantitativos, se introduce el flujo magnético

. El flujo magnético a través de cualquier superficie se define como

10.1

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La unidad del flujo magnético en el SI es el tesla metro2, al cual se le da el nombre de weber (abreviado Wb) en honor de Wilhelm Weber (1804 -1891). Esto es, 1weber = 1T.m2. En términos del flujo magnético, la fem inducida en un circuito está dada por la ley de la inducción de Faraday: “La fem inducida en un circuito es igual a la rapidez con signo negativo con la que cambia con el tiempo el flujo magnético a través del circuito”. En términos matemáticos, la ley de Faraday es:

10.2

El flujo magnético total a través de una bobina con N espiras es la suma de los flujos que pasa por cada una de sus espiras:

10.3

Entonces la fem inducida total es:

10.4

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Diagrama de flujo

Lijar los 3 electrodos de cobre, lavarlos con agua destilada y luego con alcohol, séquelos y elija uno como cátodo y péselo en la balanza (M1).

Llene un tubo de Nernst con solución de KI y coloque los electrodos de acero inoxidable. No apriete el tapón ya que se debe permitir la salida del H2 que se forma. ANTES DE INICIAR LA EXP. REVISE LA INSTALACIÓN.

Sacar el cátodo de cobre , enjuagarlo con agua destilada, luego con alcohol, ponerlo en la estufa y una vez seco, pesarlo nuevamente (M2). En el coulombímetro de volumen se marca el nuevo nivel (N2) y se determina volumen desplazado (V leido).

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Llene con solución de CuSO4 un vaso de precipitados e instale el coulombímetro de peso. Vierta en el cristalizador la solución de NaOH y coloque dentro el coulombímetro de volumen.

Abra la pinza de Mhor y succione la solución de NaOH por la manguera hasta llenar la columna del coulombímetro.Cierre la pinza y anote el nivel inicial (N1).

Dejar transcurrir el tiempo que indique el profesro. Tomar la lectura de la intensidad de corriente (en amperes), que criculan a traves de las celdas y anotar el tiempo transcurrido en segundos.

Hacer las observaciones de lo que sucede en cada uno de los electrodos. Concluido el experimento, desconectar el circuito.

Del coulombímetro de titulación se vacía en un matraz Erlenmeyer toda la solución que contiene el yodo. Agregar unas gotas de almidón como indicador y titular con solución de Tiosulfato de sodio de normalidad conocida.

Anotar el volumen de Tiosulfato gastado (V tio).

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Cálculos

Tabla de datos obtenidos

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Observaciones

Conclusiones

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