Deducción Experimental De La Ley De Inducción De Faraday LA DEDUCCIÓN EXPERIMENTAL DE LA LE DE FARADA DE LA INDUCCIÓN L!" experiment!" #ue "e lle$ar!n a ca%! p!r Faraday "!n la %a"e para la may!r&a de de"cu%rimient!" e in$enci!ne" de e"te tiemp!' Ener(&a el)ctrica "e nece"ita ca"i en t!da" parte" del mund!' En l!" experiment!" #ue *i+! Faraday c!ncluyó, -' La ma(nitud de la .uer+a electr!m!tri+ inducida en un circuit! ! un c!nduct!r directamente c!m! la ta"a de cam%i! de .lu/! ma(n)tic!' 0' La p!laridad de la .uer+a electr!m!tri+ inducida p!r un .lu/! creciente e" !pue"ta a la inducida p!r un .lu/! de"cendente' La parte m1" imp!rtante en la inducción ma(n)tica e" la ta"a de cam%i! de .lu/!' 2up!n(am!" #ue n! *ay nin(3n cam%i! en el .lu/! ma(n)tic! ! n! *ay .!rma en #ue enlace" de .lu/! el c!nduct!r y4 a c!ntinuación4 n! "er1 de.initi$amente em. inducid!' Experiment! L!" re#ui"it!" incluyen5 una %!%ina de alam%re4 una permanente %arra im1n y un (' El circuit! de%e "er c!m! "e mue"tra a c!ntinuación, Un im1n "e mue$e dentr! y .uera de la %!%ina mientra" !%"er$a el c!mp!rtamient! del medid!r' E" !%"e$ed #ue cuand! el im1n "e in"erta en la %!%ina4 *ay una de"$iación4 per! cuand! el im1n "e .i/a en la %!%ina4 n! *ay nin(una de"$iación' Cuand! "e retira el im1n de la %!%ina4 "e !%"er$a la de"$iación per! en dirección !pue"ta' El im1n "e mue$e dentr! y .uera de la %!%ina a di.erente $el!cidad y la ma(nitud de la de.lexión "e6alada De l! anteri!r "e deduce #ue4 un em. e" inducid! "ól! y "ól! "i *ay un .lu/! ma(n)tic! m!$imient! ralati$e al c!nduct!r' Cuant! m1" r1pid! la $el!cidad a la #ue el e l .lu/! ma(n)tic! interact3a c!n el c!nduct!r may!r la ma(nitud de la em. inducida' E"te experiment! realmente puede ampliar"e para dar ca%ida a al(un!" *ec*!" acerca de la inducción ma(n)tica' Cuand! la %!%ina e" reempla+ada p!r !tr!
p!der!"!4 "e !%"er$a #ue aumenta la ma(nitud de la CEM' Aumentar el n3mer! de $uelta" en la %!%ina aumenta la ma(nitud de la CEM' Cuand! el im1n "e mantiene e"taci!nari! y la %!%ina *acia el im1n4 "e !%"er$a #ue la de"$iación t!da$&a tiene lu(ar' E"t! e" a"& p!r#ue l! imp!rtante e" la interacción entre el .lu/! ma(n)tic! y el c!nduct!r'2e de%e tener en cuenta #ue tal un experiment! de"crit! anteri!rmente e" "ól! cualitati$!' Cuand! el "i"tema e"t1 %a/! c!ntr!l4 lue(!, EMF e" directamente pr!p!ti!nal a la ta"a a la cual .lu/! $incula la %!%ina4 el n3mer! de $uelta" de la %!%ina y el .lu/! ma(n)tic!'E"ta" in$e"ti(aci!ne" "!%re la ley de Faraday de la inducción ma(n)tica "!n muy imp!rtante" en la (eneración de ener(&a el)ctrica'
De acuerdo con la Ley de Ampere, la corriente de un circuito forma un campo magnético alrededor del mismo. Adicionalmente, si la corriente cambia en el tiempo, de acuerdo con la Ley de Faraday, se crea un campo eléctrico inducido en todo el espacio, el cual genera a todo lo largo del mismo circuito, una fuerza electromotriz inducida (autoinducción). Una de las principales aplicaciones es el transformador ue se presenta de acuerdo a sus caracter!sticas en el n"mero de espiras, material conductor, tipos de transformadores y el n"cleo principal por donde circula el #u$o magnético ue se induce en el circuito primario. %sto a su &ez puede eDe acuerdo con la Ley de Ampere, la corriente de un circuito forma un campo magnético alrededor del mismo. Adicionalmente, si la corriente cambia en el tiempo, de acuerdo con la Ley de Faraday, se crea un campo eléctrico inducido en todo el espacio, el cual genera a todo lo largo del mismo circuito, una fuerza electromotriz inducida (autoinducción). Una de las principales aplicaciones es el transformador ue se presenta de acuerdo a sus caracter!sticas en el n"mero de espiras, material
conductor, tipos de transformadores y el n"cleo principal por donde circula el #u$o magnético ue se induce en el circuito primario. %sto a su &ez puede esuematizarse por un aumento o una disminución del potencial de salida. %s decir de acuerdo a las necesidades de aplicación en la industria.suematizarse por un aumento o una disminución del potencial de salida. %s decir de acuerdo a las necesidades de aplicación en la industria.
'e &er ms adelante, ue si en la &ecindad no eisten materiales magnéticos como el *ierro o materiales similares, L depende sólo de la geometr!a del aparato. La dirección de la fem inducida puede obtenerse de la ley de Lenz. 'upóngase ue por la bobina (inductor) circula una corriente estacionaria i producida por una bater!a. A*ora, si rpentinamente se reduce la fem (de la bater!a) aplicada al circuito, la corriente i empezar a +disminuir de inmediato. 'e obser&a ue el n"mero de encadenamiento de fl u$o -/ es la cantidad caracter!stica importante para la inducción. Luego se cumple ue0 -/ 1 LiA la constante de proporcionalidad L se le denomina inductancia del aparato Luego0
AU234-DU52A-54A 'e tiene dos bobinas una cerca de la otra, por una de ellas circula una corriente i, el cual producir un flu$o +/ en la otra bobina, por donde no circula inicialmente corriente alguna.
'i la corriente i cambia (por alg"n moti&o), el +/ también &ar!a. 6ecordando la ley de Faraday aparecer una fem inducida en la segunda bobina, al cambiar el #u$o magnético a tra&és de su sección con respecto al tiempo. A*ora &eremos el caso en el cual no se necesitan dos bobinas para poner de mani7esto un efecto de inducción. Aparece una fem inducida en una bobina si cambia la corriente en la bobina misma. %ste fenómeno se llama autoinducción y la fuerza electromotriz producida de esa manera se llama fem autoinducida. De la ley de Faraday0
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Acoplamiento de Inductancias
Conceptos sobre la Ley de Faraday Conceptos sobre Inductancia
Cuando fluye una corriente constante en una bobina como en la ilustración de la derecha, se produce un campo magnético en la otra bobina. Pero como el campo magnético no está cambiando, la ley de Faraday nos dice ue no habrá !olta"e inducido en la bobina secundaria. Pero si abrimos el interruptor, para interrumpir la corriente como en la ilustración del medio, habrá un cambio en el campo magnético de la bobina de la derecha y se inducirá un !olta"e. #na bobina es un dispositi!o reaccionario$ %no le gusta ning&n cambio'. (l !olta"e inducido hará ue fluya una corriente en la bobina secundaria, ue trata de mantener el campo magnético ue hab)a all). (l hecho de ue el campo inducido siempre se oponga al cambio, es un e"emplo de la ley de Len*. #na !e* ue ya se ha interrumpido la corriente y se cierra el interruptor para hacer ue fluya de nue!o la corriente como en el e"emplo de la derecha, se inducirá una corriente en dirección opuesta, para oponerse al incremento del campo magnético. La persistente generación de !olta"es ue se oponen al cambio en el campo magnético es el principio de operación de un transformador . (l hecho de ue el cambio en la corriente de una bobina, afecte a la corriente y el !olta"e de la segunda bobina, está cuantificado por
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Inductancia Mutua
Conceptos sobre Inductancia Circuitos de C
/e llama inductancia mutua al efecto de producir una fem en una bobina, debido al cambio de corriente en otra bobina acoplada. La fem inducida en una bobina se describe mediante la ley de Faraday y su dirección siempre es opuesta al cambio del campo magnético producido en ella por la bobina acoplada 0ley de Len* 1. La fem en la bobina 2 0i*uierda1, se debe a su propia inductancia L. La fem inducida en la bobina 34, originada por el cambio en la corriente I2 se puede e5presar como
La inductancia mutua M se puede definir como la proporción entre la fem generada en la bobina 4, y el cambio en la corriente en la bobina 2 ue origina esa fem. La aplicación mas usual de la inductancia mutua es el transformador . 6eacción de una 7obina al umento de Corriente +yperPhysics(lectricidad y -agnetismo
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Inductancia Mutua: Transformador /i por el secundario de un transformador fluye mas corriente debido a ue se está consumiendo mas potencia, entonces por el primario debe fluir igualmente mas corriente para suministrar mas energ)a. (ste acoplamiento entre el primario y el secundario, se describe mas con!enientemente en términos de inductancia mutua. La inductancia mutua aparece en lasecuaciones del circuito de ambos circuitos primario y secundario del transformador.
Cálculo
D % F 4 - 4 5 4 8 - D % FUERZA MAGNÉTICA
Fuerza es una palabra derivada del vocablo latino fortĭa que refiere a la robustez y
el vigor para provocar movimiento en un objeto o en un ser que tenga peso o que provoque algún grado de resistencia; el vigor para soportar un empuje o un peso; el estado más poderoso de algo; la acción que puede modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; la condición natural de las cosas; o el acto de obligar a un sujeto a que realice una determinada acción.
n el caso del término magnético, tenemos ue eponer ue el origen etimológico del mismo se encuentra en el griego y ms concretamente en el &ocablo magneti9os ue puede de7nirse como +relati&o al imn. : es ue el mismo est compuesto a partir de la suma de la palabra magnes, ue es sinónimo de +imn, y del su7$o ;ico ue eui&ale a +relati&o a.
ala el norte magnético. 2odo lo epuesto adems nos lle&a a de$ar patente la eistencia de di&ersos traba$os, conceptos y estudios como la conocida Ley de la Fuerza de Lorentz. %sta &iene a de7nirse como auella fuerza ue es e$ercida por un campo electromagnético ue a su &ez recibe una corriente de tipo eléctrico o una part!cula cargada.
Una fuerza la citada ue tiene di&ersas &ariantes tales como la clsica o las alternati&as, dentro de las cuales a su &ez nos encontramos con la llamada fuerza tensorial y con la integral.
Ley de Faraday Cualuier cambio del entorno magnético en ue se encuentra una bobina de cable, originará un 8!olta"e8 0una fem inducida en la bobina1. 9o importa como se produ*ca el cambio, el !olta"e será generado en la bobina. (l cambio se puede producir por un cambio en la intensidad del campo magnético, el mo!imiento de un imán entrando y saliendo del interior de la bobina, mo!iendo la bobina hacia dentro o hacia fuera de un campo magnético, girando la bobina dentro de un campo magnético, etc.
Índice Conceptos sobre la Ley de Faraday
mpliación de Comentarios sobre estos ("emplos La ley de Faraday es una relación fundamental basada en las ecuaciones de -a5:ell. /ir!e como un sumario abre!iado de las formas en ue se puede generar un !olta"e 0o fem1, por medio del cambio del entorno magnético. La
fem inducida en una bobina es igual al negati!o de la tasa de cambio del flu"o magnético multiplicado por el n&mero de !ueltas 0espiras1 de la bobina. Implica la interacción de la carga con el campo magnético.
Ley de Len*
("emplo 7obina C
Ley de Faraday y utoencendido +yperPhysics(lectricidad y -agnetismo
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Ley de Lenz Cuando se genera una fem por cambio en el flu"o magnético, de acuerdo con laley de Faraday, la polaridad de la fem inducida es tal ue produce una corriente cuyo campo magnético, se opone al cambio ue lo produ"o. (l campo magnético inducido en el interior de cualuier bucle de cable, siempre actua para mantener constante el flu"o magnético del bucle. (n el e"emplo de aba"o, si el campo 7 aumenta, el campo inducido actua en oposición. /i está Índice disminuyendo, el campo magnético actua en la dirección del campo aplicado, para tratar de mantenerlo constante. Conceptos sobre la Ley de Faraday
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Imán y Bobina Cuando se mue!e un imán dentro de una bobina de cable, cambiando elcampo magnético y el flu"o magnético a tra!és de la bobina, se generará un !olta"e en la bobina de acuerdo con la ley de Faraday. (n el e"emplo ue se muestra aba"o, cuando el imán se mue!e hacia el interior de la bobina, elgal!anómetro se des!)a a la i*uierda en respuesta al aumento del campo magnético. Cuando el imán se empu"a hacia afuera, el gal!anómetro se des!ia hacia la derecha, en respuesta a la disminución del campo. La polaridad de la fem inducida es tal ue esta produce una corriente cuyo campo magnético se opone al cambio ue lo produ"o. (l campo magnético inducido en el interior de cualuier bucle de cable, siempre actua para mantener el flu"o magnético del bucle constante. (ste comportamiento inherente de los campos magnéticos generados, se sumari*a en la ley de Len*.
