LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Enviado por Mateo Aristizabal Restrepo • 3 de Febrero de 2020 • Trabajos • 3.189 Palabras (13 Páginas) • 99 Visitas
LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Céspedes Montoya S1, Aristizábal Restrepo J 2, Vanegas Fandiño J 3
1Facultad de Ingeniería Eléctrica, 2Facultad de Ingeniería en Nanotecnología, 3Faculta de Ingeniería Química.
*Universidad Pontificia Bolivariana, Cir. 1 #70-01, Medellín,
Colombia*}
( santiago.cespedes@upb.edu.co 1;juan.aristizabalr@upb.edu.co2; juliana.vanegas@upb.edu.co3)
RESUMEN
En el presente artículo se presentan dos procedimientos para observar el comportamiento de la tensión y la corriente inducida en un circuito. En la primera parte se observa la relación de tensiones y corrientes entre el primario y el secundario; y para la segunda parte se determina el número de espiras en una bobina mediante la ley de Faraday. Se realizan los cálculos teóricos y se comparan con los experimentales; con el fin de observar la relación entre la magnitud de fuerza electromotriz inducida y las variables involucradas en la Ley de inducción electromagnética de Faraday – Hernry.
Palabras clave: Inducción, electromagnetismo, campo, solenoide, bobina.
- INTRODUCCIÓN
El presente artículo busca determinar la relación entre la magnitud de la fuerza electromotriz inducida y las variables involucradas en la ley de inducción electromagnética de Faraday – Hernry. Para esto, en primer lugar se realiza el montaje de las bobinas de Helmholtz y entre ellas se ubica una bobina con un número de espiras conocido, se conectan las bobinas primarias o de Helmholtz a una fuente de tensión y posteriormente mediante un multímetro se observan las tensiones y las corrientes que se generan en estas, y luego las inducidas en la segunda bobina. Para el segundo procedimiento, con base en el montaje anterior solo se modifica la segunda bobina por otra a la cual se le desconoce el número de espiras. Se realizan los mismos cálculos del primer procedimiento y luego se procede a hallar mediante la ley de Faraday, el número de espiras en el secundario. Todo se hace con el fin de comprobar experimentalmente la ley de inducción de Faraday, la cual propone que el voltaje inducido, ya sea como autoinductancia o inductancia mutua, es igual al cambio del flujo magnético en el tiempo, a esto agregándole un signo negativo que corresponde al análisis de la ley de Lenz.
- LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
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. Ampere 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.
En términos del flujo magnético, la inducida en un circuito está dada por la ley de la inducción de Faraday:[pic 1]
“La 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” [1].[pic 2]
En términos matemáticos, la ley de Faraday es
(1)[pic 3]
En donde: [pic 4]
[pic 5]
Se debe tener en cuenta que 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
(2) [pic 6]
En donde: [pic 7]
[pic 8]
Si se tiene una bobina con N espiras idénticas y el flujo magnético varía a la misma tasa a través de cada espira, la total en la bobina con N espiras es:[pic 9]
(3)[pic 10]
El flujo magnético total a través de un área finita es[pic 11]
[pic 12]
(4) [pic 13]
En donde: [pic 14]
[pic 15]
Reemplazando (4) en (3) se obtiene
(5) [pic 16]
Cuando se trabaja con un par de bobinas de Helmholtz con N espiras, conectado a una fuente de voltaje alterna y en la mitad de ambas bobinas se coloca perpendicularmente una bobina circular de N espiras, se puede hallar la inducción electromagnética en las bobinas. La bobina primaria siempre será la que reciba la fuente de voltaje alterna y la secundaria la que esta perpendicular a su campo.
Utilizando la ecuación (4) y asumiendo que las bobinas de Helmholtz tienen corriente alterna, el campo en este caso será:
(6)[pic 17]
En donde: [pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
Como entonces[pic 21]
[pic 22]
(7)[pic 23]
Derivando (7) con respeto a t
(8)[pic 24]
Para hallar el número de espiras de una bobina a partir de la se despeja (8), se obtiene[pic 25]
...