1. OBJETIVOS:
Estudio experimental de la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday utilizando imanes y bobinas. Verificar el principio de funcionamiento del d el transformador.
2. FUNDAMENTO TEORICO:
LEY DE FARADAY
Establece que todo campo magnéco cuyo fujo magnéco a través de un circuito cerrado varía en el empo e induce en el circuito una uerza electromotriz llamada .e.m inducida, que se expresa como
!"/
Flujo magnétco Es la candad de líneas de campo magnéco que atraviesa una super#cie.
$!%.[Weberm!"
Transformador &isposivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensi'n.
/!/
3. MATERIALES:
Interface #$ %etlog $obinas Imanes &ables &omputadora Fuente de corriente alterna 'ubo de inducción con ( bobinas )oporte uni*ersal +inza uni*ersal &ables de experimentación
4. PROCEDIMIENTO:
$obina de Faraday
,. &on ayuda del soporte y la pinza uni*ersal colocar el tubo de inducción de tal manera -ue este -uede completamente *ertical. Ver figura.
!. tilizando el interface como medidor de Volta/e 0en las entradas 1 conectarlo2 con ayuda de los cables2 al tubo de inducción. &onectar la interface a la +&. #. +ulsar el botón 'est2 para *erificar la conexión con el e-uipo #$ %E'log3. 4. &onfigure el sensor a modo de entrada V5& y rango de entrada en !66mV. 7. +ulsar el botón Entradas 89. (. +ara la toma de datos configurar el inter*alo en 766:s2 y ,6666 datos. ;. +ulsar Iniciar y2 apenas se tenga la
n a tra*és del tubo. ?uarde sus datos. @. Aepita el paso ;2 in*irtiendo la polaridad del im>n. ?uarde sus datos. B. En la figura se obser*a un e/emplo de la f.e.m de entrada y salida en la bobina y d. 8bser*ar> para todas las bobinas2 =abr>n picos m>s altos cuando el im>n alcance mayor *elocidad.
,6. Instale una bobina de (6mC y ,!66 espiras2 conectar los extremos a las tomas D6 cable negro y D,!66 cable ro/o en los cla*i/eros 2 0negati*o1 y positi*o respecti*amente del #$%E'log'<. ,,. +ulsar el botón 'est2 para *erificar la conexión con el e-uipo #$ %E'log3.
,!. &onfigure el sensor a modo de entrada V5& y rango de entrada en !66mV. ,#. +ulsar el botón Entradas 89. ,4. +ara la toma de datos configurar el inter*alo en 766:s2 y ,6666 datos. ,7. +ulsar Iniciar y2 apenas se tenga la n en la bobina de un lado a otro2 generando un mo*imiento armónico simple en el interior de la bobina. ?uarde sus datos. ,(. Aepita el paso ,72 in*irtiendo la polaridad del im>n. ?uarde sus datos. 'ransformador ,;. Instale el transformador con fuente apagada2 de acuerdo a la figura siguiente2 conectando entre los terminales de 6( espiras la interface #$ %etLog como sensor de *olta/e2 configurado en modo de entrada V 5& y rango de entrada !6 V.
,@. Encienda la +&2 configure el inter*alo de tiempo a !66 microsegundos y nGmero de datos de 7666. ,B. +ulse iniciar para realizar una medida con fuente apagada. !6. Hnote el nGmero de espiras de las bobinas y el *olta/e rms del primario. Encienda la fuente del transformador. !,. +ulse restablecer2 luego iniciar2 realice a/uste de cur*as y guarde sus datos. !!. &ambie el sensor de *olta/e a !4 y m>s espiras2 pulse restablecer2 luego pulse iniciar2 realice el a/uste de cur*as y guarde sus datos.
5. DATOS EXPERIMENTALES:
Vrms (r!m"r!#$ !!6
N
Ns
Vrms(s%&')"r!#$ !.,B
(66
(
!!6
(66
!4
@.;B
!!6
(66
#6
,6.B@
!!6
(66
#(
,#.!,
!!6
(66
4@
,;.7(
!!6
(66
74
,B.@
Tabla 1
*. CUESTIONARIO:
$obina de Faraday ,. 5e acuerdo a sus datos obtenidos en los pasos , al ; del procedimiento. Expli-ue las *ariaciones de corriente2 considere -ue el im>n cae aceleradamente. Jué sucede con el cambio de polaridad del im>nK Hl caer el im>n2 el flu/o de su campo *aria dentro de la bobina2 generando corriente -ue circula por las espiras2 es por ello -ue depende de donde se sitGe la *ariación del campo generara una *ariación de corriente inducida. Hl cambiar la polaridad del im>n la *ariación del flu/o del campo cambia y es por eso -ue el sentido de la corriente también lo =ace.
!. Jué ocurrira con la corriente inducida si en *ez del im>n usado en el experimento2 utilizamos imanes m>s intensos o m>s débilesK )i se utiliza un im>n m>s intenso tendramos m>s lneas de campo y por ende m>s corriente inducida circulara2 en cambio si utilizamos imanes m>s débiles tendramos menos lneas de campo y en consecuencia menos intensidad recorrera por el solenoide o bobina. #. &ómo *arara la corriente inducida si se =ace pasar lenta o muy r>pidamente el im>n por la bobina2 a *elocidad constanteK
La *elocidad con -ue se =ace pasar el im>n por la bobina es proporcional a la corriente2 es por ello -ue si la *elocidad cambia en cada instante de tiempo la corriente inducida también lo =ace. )i lo =acemos pasar lento la corriente circula de forma lenta. )i lo =acemos pasar r>pidamente la corriente circula de forma brusca. 4. )egGn lo obser*ado en el experimento2 expli-ue en -ué consiste la Ley de LenzK La ley de Lenz es una consecuencia del principio de conser*ación de la energa aplicado a la inducción electromagnética .5e acuerdo al experimento nos da a entender en -ué dirección fluye la corriente2 y establece -ue la dirección siempre es tal -ue se opone al cambio de flu/o -ue la produce. Esto significa -ue cada campo magnético generado por una corriente inducida *a en la dirección opuesta al cambio en el campo original. 7. En el experimento d. 5ebe mantener el im>n estacionario y bobina en mo*imiento2 en este caso apare una f.e.m de mo*imiento2 en -ué consiste. Expli-ue. Hl igual -ue en los casos anteriores2 cuando no =ay mo*imiento relati*o entre la bobina y el im>n2 no existe corriente inducida2 y por lo tanto2 la agu/a del ampermetro no se mue*e. Hsimismo cuando el im>n esta en reposo respecto a la bobina2 el flu/o del campo magnético -ue atra*iesa la bobina no cambia.
'ransformador ( y ,,. 5e sus datos obtenidos en los pasos del ,; al !! del procedimiento. Escriba el *olta/e a/ustado para el secundario. V(t) = Vpp * Sen (w t + y ) + d
; y ,!. &alcule el *olta/e eficaz del secundario y llene la tabla 0,1. Vrms MVpN!M#.,6@O6.;6;M!.,B
Vrms MVpN!M,!.4##O6.;6;M@.;B Vrms MVpN!M,7.7#6O6.;6;M,6.B@ Vrms MVpN!M,@.(@4O6.;6;M,#.!, Vrms MVpN!M!4.@#;O6.;6;M,;.7( Vrms MVp[email protected].;6;M,B.@ @ y ,#. 5etermine el error porcentual del *alor eficaz calculado respecto a la salida teórica del transformador. P!.!Q!.,BP !.,B O ,66 M 6.47 R P@.@6Q@.;BP @.;B O ,66 M 6.,,R P,,Q,6.B@P ,6.B@ O ,66 M 6.,@R P,#.!Q,#.!,P ,#.!, O ,66 M 6.6; R P,;.(Q,;.7(P ,;.7( O ,66 M 6.!!R P,B.@Q,B.@6P ,B.@ O ,66 M 6.66R B. &on sus datos calculados de V rms del secundario y sus datos de la tabla 0,1. Verifi-ue la *alidez de la ecuación 041 VpO%sM%pO%s VsM!!6O((66M!.! VsM!!6O!4(66M@.@ VsM!!6O#6(66M,, VsM!!6O#((66M,#.! VsM!!6O4@(66M,;.( VsM!!6O74(66M,B.@
,6. 5etermine la frecuencia de la fem inducida y compare con la frecuencia de la bobina primaria 0(6 Cz1. 5el *olta/e a/ustado obtenemos SM#;(.7@ &omoT f M S !U M#;(.7@!UM 7B.B# Cz
,4. Expli-ue el funcionamiento de los generadores de corriente -ue transforman energa mec>nica en energa eléctrica. n generador es una m>-uina eléctrica rotati*a -ue transforma energa mec>nica en energa eléctrica. Lo consigue gracias a los dos elementos principales -ue lo componenT la parte mó*il llamada rotor2 y la parte est>tica -ue se denomina estator. &uando un generador eléctrico est> en funcionamiento2 una de las dos partes genera un flu/o magnético 0actGa como inductor1 para -ue el otro lo transforme en electricidad 0actGa como inducido1. Los generadores eléctricos se diferencian segGn el tipo de corriente -ue producen. Hs2 encontramos con dos grandes grupos de m>-uinas eléctricas rotati*asT los alternadores y las dinamos.
+. CONCLUSIONES: &uando se =abla de flu/o nos referimos a la cantidad de lneas de campo -ue atra*iesan una cierta superficie o un cierto lugar en el espacio. &uando se tiene un im>n en mo*imiento dentro de una bobina2 genera un flu/o magnético en cambiante2 generando as una f.e.m inducida en las espiras. Hl in*ertir el im>n dentro de la bobina2 la corriente inducida cambia de sentido. na de las aplicaciones de esta ley son los transformadores -ue cambian el *alor de entrada ya sea para ele*ar o disminuir el *olta/e.
,. RECOMENDACIONES: s preciso posible2 para no cometer errores -ue no pasan de lo establecido en los c>lculos. &uando se de/a caer el im>n dentro del tubo de inducción2 asegurarse -ue ningGn campo externo este presente. Hsegurarse -ue las conexiones estén en orden. &uidar los instrumentos de medida del laboratorio.
-. BIBLIORAF/A:
0s:%s.0""&")%m.#rs&!%&%0s!&sm"%!&67#r&%s6")6m"%!&67!%8)sm"%!&6 78'967"r")"s68""0"6!s67"r")"s68" 0:."s!7'&!#".&#m%8%&r#%&!"%;!)'&;m"%!&"%;!)'&;m"%!&".0m 0:0%r0s!&s.06"sr.s'.%)'0<"s%%s%8%&r!&7"r8".0m8 0:.=%"%%r")#r%s.%<8#&#m#67'&!#"6'6%%r")#r6%8%&r!&# 0:r!&#%)'&"!=#.#r%sr%&'rs#s6%)'&"!=#s>'%6%s6'6%%r")#r6%8%&r!&#
1?. ANEXOS
?rafica del primer experimento
?rafica del segundo experimento
na de los seis gr>ficos del tercer experimento
UNIVERSIDAD NAI!NAL TEN!L"#IA DE LI$A SUR UNTELS (ngeniería Electr'nica y )elecomunicaciones
*aboratorio de +ísica. Experimento -
%LEY DE FARADAY&' /lumno( 0orja 1el2squez 3arco 45657
8roesor 3g. 9an 0artolomé 3ontero :aime ;e
*ima = 8er> 7?4?@
