UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ELECT RÓNICA
E. P. INGENIERÍA IN ELECTRÓNICA
DU CC IÓ N EL EC TR OM AG NÉ TIC Laboratorio de Física II A
ASIGNATURA
:
GRUPO/TURNO
:
92G/ 11:00 – 14:00
PROFESOR
:
ACEVEDO P FELI!
INTEGRANTES
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA ELECTROMAGNÉTICA
I.
II.
OBJETIVOS Estudiar algunos fenómenos de induión eletromagn!tia" Determinar la relaión entre la orriente induida # la $ariaión de flu%o" EXPERIMENTO A. MODELO FÍSICO La le# de &arada# india 'ue un flu%o de l(neas de induión magn!tia 'ue atra$iesan una su)erfiie* $ariando en el tiem)o* )rodue un am)o el!trio en un ondutor 'ue rodea di+a su)erfiie" Claro est, 'ue no neesariamente de-e +aer un ondutor* sim)lemente si la ur$a es errada # la su)erfiie 'ue di+a ur$a forma es la 'ue es atra$esada )or las l(neas de induión magn!tia* en sus )untos 'ue forma el )er(metro e.istir, un $alor )ara el am)o el!trio"
B. DISEÑO &iguras /* 0 # 1" C. MATERIALES Un gal$anómetro" Dos solenoides" Una -r2%ula Una fuente de $olta%e" Un im,n" Un reóstato" Ca-les de one.ión" D. PROCEDIMIENTO PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LOS SOLENOIDES Conete el solenoide al iruito integrado en la figura /* manteniendo la )osiión relati$a del solenoide # la -r2%ula" Cierre el iruito # anote la direión en la ual el )olo norte de la agu%a es defletada" Anote tam-i!n la direión de la orriente alrededor de a +!lie 'ue onstitu#e el solenoide" In$ierta el sentido de la orriente # +aga las mismas anotaiones" De los resultados anteriores3 ¿Qué r!"#$%& '()r*" u)+, &+r !" #'&,u#+" , u& )'!&'$, -'r ! u -")" #'rr$&+ / u& $01& , ("rr"2 D u)+, u&" r3!" -"r" ,+r0$&"r !" -'!"r$,", ,! )'!&'$,. La relaión 'ue e.iste entre el solenoide )or donde irula una orriente # una -arra de im,n es 'ue am-os )oseen )olos magn!tios definidos" 4a 'ue al )asar orriente )or el solenoide este se )olari5a # los )olos de)enden del sentido de orriente # el im,n* omo sa-emos )osee dos 2
)olos" Adem,s la m,.ima induión magn!tia esta en el entro del solenoide # el om)ortamiento es igual al de un im,n" Una de las reglas* la m,s usada* es el de la mano dere+a* 'ue die lo siguiente3 Como el solenoide est, formado )or es)iras de formas irulares entones los dedos a)untan al sentido de la orriente # el dedo )ulgar nos india el )olo norte Otra regla ser(a usando la -r2%ula # olo,ndolo en uno de los )olos* entones la -r2%ula marar, el sentido o)uesto al )olo del solenoide" 6or e%em)lo si aeramos el )olo del solenoide # la -r2%ula nos mara el sur entones el )olo 'ue tomamos del solenoide ser, el norte"
E! PRINCIPIO DEL ELECTROIM4N
&igura N9/
Colo'ue el solenoide en direión Este7Oeste de la -r2%ula de modo 'ue la agu%a no est! defletada m,s de /89 on res)eto al e%e de solenoide 3
uando la lla$e est, a-ierta" Cierre la lla$e # anote la )osiión de la agu%a"
¿Qué 5#+' -r',u# !" $&)r#$%& , !" *"r$!!"2 ¿Cu1! )r6" !" #'&5$3ur"#$%& , !") !6&") , 5ur7" 0"3&é+$#" #u"&,' #$r#u!" !" #'rr$&+2 Iniialmente la -r2%ula ten(a una inlinaión ma#or a media $uelta" Cuando se insertó la $arilla se o-ser$ó 'ue la agu%a de la -r2%ula* 'ue se mantu$o en la misma )osiión* tu$o la inlinaión menor a media $uelta :/;8<=" >e )uede onluir 'ue la $arilla redue la intensidad de las l(neas de fuer5a.
FUER8A ELECTROMOTRI8 INDUCIDA
&igura N90
Conete las terminaiones de un solenoide al gal$anómetro omo se muestra la figura N90" E.amine la direión en la ual el alam-re de la 4
-o-ina esta enrollada" Induiendo el im,n al omo se india en la figura N90 # anote las defleiones del gal$anómetro* en ada aso :+aia la i5'uierda* +aia la dere+a= # determine3
¿D ué 0',' 5!u/ !" #'rr$&+ "!r,,'r , !" ('($&" 9:'r"r$' ' "&+$:'r"r$'; r)-#+' "! -'!' &'r+ ,! $01&2 Res)eto al )olo norte del im,n3 7Cuando lo aeramos al solenoide la orriente flu#e en sentido anti+orario" 7Cuando lo ale%amos del solenoide la orriente flu#e el sentido +orario" Mirando de i5'uierda +aia la dere+a # mo$iendo el im,n adentro # +aia afuera* o-ser$a lo siguiente # lo registramos"
<. E! 5#+' , #"0($"r !" r"-$,7 ,! $01&. >i am-iamos la ra)ide5 de mo$imiento del im,n )ro$oa una ma#or am)litud en la defle.ión del gal$anómetro"
=. E! 5#+' , #"0($"r !" -'!"r$,", ,! $01& u ) -'& & 0'*$0$&+'. >i am-iamos la )olaridad del im,n* la agu%a del gal$anómetro defleta en sentido ontrario al anterior"
>. L" -'!"r$,", -r',u#$," & !" ('($&" -"r" !" #'rr$&+ $&,u#$," -"r" #"," +$-' , 0'*$0$&+' ,! $01&. >i ale%amos el )olo norte del im,n se genera en ese e.tremo del solenoide el )olo sur"
?. L" -')$(! "-"r$#$%& , 5ur7") 0"3&é+$#") "! 0'*$0$&+'. En los asos $istos se genera una fuer5a de atraión :ale%amos el im,n=* en aso de aerar el im,n al solenoide se genera una fuer5a de re)ulsión"
FUER8A ELECTROMOTRI8 INDUCIDA ENRE DOS CIRCUITOS
5
&igura N91
Line! dos solenoides de modo 'ue sus e%es est!n )aralelos # los engrosamientos est!n en la misma direión :am-os en forma +orario* o am-os anti+orarios=* tal omo se india en la figura N91" Con la lla$e errada mo$er la -o-ina )rimaria +aia atr,s o +aia adelante omo se +i5o on el im,n" >i la agu%a del gal$anómetro se defleta demasiado redu5a la orriente del )rimario" O-ser$e las direiones de la orriente en el seundario" En ada uno de los diagramas de-emos indiar lo siguiente3
<. L" ,$r##$%& , !" #'rr$&+ & ! -r$0"r$'" La direión de la orriente en el )rimario es en sentido +orario"
=. L" ,$r##$%& ,! 0'*$0$&+' ,! -r$0"r$' 9:"#$" ' ,), ! )#u&,"r$'; La direión del mo$imiento del )rimario es desde el seundario"
>. L" ,$r##$%& , !" #'rr$&+ $&,u#$," & ! )#u&,"r$' 9u) 5!#:"); 6
La direión de la orriente induida en el seundario esta en sentido o)uesto al )rimario :anti+orario="
¿Qué )u#,r6" )$ & !u3"r ,! -r$0"r$' ) 0u* ! )#u&,"r$'2 >i in$ertimos la )olaridad de la fuente de alimentaión"
<. La direión de la orriente en el )rimario es en sentido anti+orario" =. La direión del mo$imiento del )rimario es desde el seundario" >. La direión de la orriente induida en el seundario est, en sentido o)uesto al )rimario :+orario=" C'& !" ('($&" -r$0"r$" #r#" , !" )#u&,"r$"@ *"r$"0') !" #'rr$&+ & ! -r$0"r$' (ru)#"0&+ "(r$&,' ' #rr"&,' ! #$r#u$+' / '()r*0') !" ,$r##$%& / !" "0-!$+u, r!"+$*" , !" ,5##$%& , !" "3u" ,! 3"!*"&%0+r'. Registramos nuestras o-ser$aiones en dos diagramas de una manera similar a la sugerida anteriormente mostrando en estos asos uando la lla$e +a sido errada # uando +a sido a-ierta" En aso de no reali5ar alg2n mo$imiento en el )rimario # manteniendo era la -o-ina )rimaria de la seundaria? si est, errado el iruito de la i5'uierda* se )rodue una orriente en el solenoide de la dere+a #a 'ue el gal$anómetro defletó en un sentido" Cuando se a-re el iruito de la i5'uierda* el gal$anómetro del iruito de la dere+a defleta en sentido ontrario"
E. AN4LISIS EXPERIMENTAL Cu)+$'&"r$' <. M&#$'& "-!$#"#$'&) , !" L/ , F"r","/ / L&7
Los generadores de orriente alterna onstitu#en el medio industrial m,s om2n de )roduión de energ(a el!tria" Estos dis)ositi$os se -asan en el a)ro$e+amiento de los fenómenos de la induión eletromagn!tia seg2n la Le# de Len5" >eg2n la le# de &arada#* la fuer5a eletromotri5 alterna induida en la es)ira ser, >iendo @ la densidad del am)o magn!tio* A el ,rea de la es)ira* la $eloidad angular de giro # a el ,ngulo formado )or el am)o magn!tio # el $etor re)resentati$o del ,rea :normal a la su)erfiie="
Los generadores de orriente alterna o alternadores )ueden utili5arse tam-i!n omo motores )ara generar energ(a me,nia a )artir de la el!tria" 6ara ello -asta on onetar las eso-illas de un alternador on otro generador de alterna* on el fin de induir una reorientaión # 7
un giro indefinido de la es)ira del segundo alternador mientras e.ista a)orte de orriente"
El fundamento del tel!fono es el siguiente3 un im,n )ermanente lle$a arrollada una -o-ina? las es)iras de !sta son atra$esadas )or el flu%o magn!tio del im,n" >i en las )ro.imidades de uno de sus )olos se oloa una laminilla de +ierro dule* las l(neas de am)o se onentran en ella )or su gran )ermea-ilidad magn!tia? si la laminilla se deforma :)or las $i-raiones de un sonido emitido en sus )ro.imidades=* las l(neas de am)o se deforman* lo 'ue e'ui$ale a una modifiaión de la )ermea-ilidad magn!tia* on la onsiguiente $ariaión del flu%o 'ue atra$iesa las es)iras" >e )roduen en el iruito* omo onseuenia de ello* orrientes induidas" Estas modifian el am)o magn!tio de otro im,n* an,logamente instalado 'ue el anterior* 'ue )or atraión so-re otra laminilla* )rodue en ella $i-raiones id!ntias a las de la )rimera* re)roduiendo el sonido e.itador"
El mirófono se funda en las $ariaiones de resistenia 'ue e.)erimentan determinados ondutores uando sufren modifiaiones de )resión" la resistenia del iruito disminu#e # la intensidad de la orriente aumenta" Esta )ro)iedad se a)ro$e+a en el transmisor telefónio" Un diafragma o l,mina de +ierro mu# delgada* su%eta )or sus -ordes # )rotegida )or una -o'uilla* se a)o#a )or su )arte entral en el diso fle.i-le? entre !ste # otro diso r(gido* e.isten granos de ar-ón" Al +a-lar enfrente del diafragma se )roduen en !l $i-raiones 'ue modifian la )resión a 'ue est,n sometidos los granos de ar-ón #* en onseuenia* $ariaiones en la intensidad de la orriente )roduida )or una -ater(a" Estas orrientes llegan al ree)tor* formado )or un im,n )ermanente en u#os e.tremos est,n arrolladas sendas -o-ina )or las 'ue irula la orriente del transmisor* el am)o magn!tio $aria-le )rodue en un diafragma* an,logo al del transmisor* id!ntias $i-raiones 'ue las de !ste* re)rodui!ndose el sonido e.itador"
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El alta$o5 onsta de una -o-ina A )or la 'ue irula una orriente de intensidad onstante Esta -o-ina )uede mo$erse li-remente en la direión de su e%e :+ori5ontal en la figura= # +aer )artii)ar de su mo$imiento a una mem-rana situada en la -ase de un am)lifiador de sonido o -oina" Enfrente de A* o en$ol$i!ndola* +a# otra -o-ina fi%a B* )or la 'ue )asan las orrientes de intensidad $aria-le )roduidas en un mirófono M o en un ree)tor de radio" Las $ariaiones de intensidad de tales orrientes modifian la fuer5a de atraión o re)ulsión 'ue B e%ere so-re A? atraión si las orrientes son del mismo sentido # a la in$ersa" Estas fuer5as +aen mo$er on )e'ueBas osilaiones a la -o-ina A 'ue transmite su $i-raión a la mem-rana C " La mem-rana* a su $e5* la transmite al aire # en !ste se )ro)aga un mo$imiento ondulatorio 'ue* +aiendo entrar en $i-raión a la mem-rana del t(m)ano* )rodue en nosotros la sensaión de sonido"
=. E-!$u !" 5&'0&'!'36" u ! #"0-' 0"3&é+$#' 3&r" ! #"0-' !é#+r$#' / *$#*r)".
G&r"#$%& , u& #"0-' 0"3&é+$#' -'r u&" #'rr$&+. Cuando una orriente alterna o orriente ontinua $ia%a )or un ondutor :a-le=* genera a su alrededor un efeto no $isi-le llamado #"0-' !#+r'0"3&é+$#'. 9
Este am)o forma unos (rulos alrededor del a-le" a# (rulos era # le%os del a-le en forma simult,nea" El am)o magn!tio es m,s intenso uando m,s era est, del a-le # esta intensidad disminu#e onforme se ale%a de !l* +asta 'ue su efeto es nulo" >e )uede enontrar el sentido 'ue tiene el 5!u' 0"3&é+$#' si se onoe la direión 'ue tiene la orriente en el a-le # se utili5a la >egunda le# de la mano dere+a" El gr,fio se $e omo se o-tiene el sentido del am)o magn!tio on la a#uda de la )3u&," !/ , !" 0"&' ,r#:"
G&r"#$%& , u&" #'rr$&+ -'r u& #"0-' 0"3&é+$#'. La induión magn!tia es el )roeso mediante el ual am)os magn!tios generan am)os el!trios" Al generarse un am)o el!trio en un material ondutor* los )ortadores de arga se $er,n sometidos a una fuer5a # se induir, una orriente el!tria en el ondutor" Cuando deimos 'ue un am)o magn!tio genera una orriente el!tria en un ondutor* nos referimos a 'ue a)aree una f"e"m :llamada f"e"m induida= de modo 'ue las argas del ondutor se mue$en generando una orriente :orriente induida=" >i aeramos o ale%amos un im,n a un ondutor 'ue no est, onetado a ninguna fuente de fuer5a eletromotri5* se deteta on un am)er(metro 'ue a)aree una orriente el!tria en el ondutor" La orriente desa)aree si el im,n se mantiene en la misma )osiión* )or lo 'ue se llega a la onlusión de 'ue sólo una $ariaión del flu%o del am)o magn!tio on res)eto al tiem)o genera orriente el!tria"
III.
CONCLUSIONES
•
•
IV.
Los fenómenos el!trios # magn!tios est,n relaionados >e )uede generar orriente el!tria sin la alimentaión de una fuente )ero on la a#uda de imanes )ermanentes o )or el magnetismo de una -o-ina" >olo se genera la orriente si se $ar(a el flu%o del am)o magn!tio"
BIBLIOGRAFÍA <. LE4A* um-erto" &(sia III" Terera ediión" 0881" 6er2" 6,g" 1;71F0" 2. @UR@ANO* >antiago" &(sia General" 6rimera Ediión" 088F" Es)aBa" 6,g" /17/.
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