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LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N° 6
LEY DE INDUCCION DE FARADAY
ANDREA CAROLINA CUADRO JACOME
CAROLINA PATRICIA HERRERA DAVID
LUIS GUILLERMO VALLE ROJAS
JULIO ELIAS VASQUEZ ROJAS
JORGE LEONARDO PADILLA CORDOBA
PROF. JUAN PACHECO FERNANDEZ
GRUPO 12
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
VALLEDUPAR – CESAR
2015
INTRODUCCION
Cualquier cambio del entorno magnético en que se encuentra una bobina de
cable, originara un “voltaje”. No importa cómo se produzca el cambio, el voltaje
será generado en la bobina. El cambio se puede producir por un cambio en la
intensidad del campo magnético, el movimiento de un imán entrando y saliendo
del internet de la bobina, moviendo la bobina hacia adentro o hacia afuera de
un campo magnético, girando la bobina dentro de un campo magnético, etc. A
este fenómeno se le conoce como ley de inducción electromagnética o Ley de
Faraday
A las corrientes eléctricas producidas mediante campos magnéticos Michael
Faraday las llamó corrientes inducidas. Desde entonces al fenómeno
consistente en generar campos eléctrico a partir de campos magnéticos
variables se denomina inducción electromagnética.
En el siguiente laboratorio se comprobara el experimento hecho por Michael
Faraday con el fin de estudiar la Ley de Inducción haciendo uso de bobinas e
imanes.
OBJETIVOS

Estudiar y comprobar los principios de la inducción electromagnética
descritos por la ley de inducción de Faraday.

Comprobar que al moverse perpendicularmente un conductor en un
campo magnético se obtiene como resultado una corriente inducida.
MARCO TEORICO

LEY DE FARADAY
En 1831 Faraday observó experimentalmente que cuando en una bobina se
establece un flujo magnético variable mediante el movimiento de un imán,
como se ilustra en la Figura 1.
Figura 1
Y se produce una desviación en el galvanómetro lo que es equivalente a
producir una corriente inducida en la bobina, Este fenómeno sucede
únicamente cuando el imán está en movimiento. De este y otros experimentos,
Faraday estableció que se induce una fem (fuerza electromotriz) en la bobina
donde está conectado el galvanómetro, y que la magnitud de la fem inducida
depende de la rapidez de la variación de flujo magnético.
Figura 2. Experimento de Faraday
La ley de inducción de Faraday establece que la fuerza electromotriz  inducida
en un circuito es igual al valor negativo de la rapidez con la cual está
cambiando el flujo magnético,  , que atraviesa el circuito:
Ecuación 1.
Si la ecuación anterior se aplica a una bobina de N vueltas y radio r, en cada
vuelta aparece una fuerza electromotriz inducida, de forma que la fuerza
electromotriz inducida total es
Ecuación 2.

LEY DE LENZ
Figura 3. Ley de Lenz
La ley de Lenz plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que
se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una
consecuencia del principio de conservación de la energía.
La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente,
cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente
producido por la corriente original.
El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene
dado por un campo magnético generado en una tensión disponible con una
circunstancia totalmente proporcional al nivel de corriente y al nivel de
amperios disponible en el campo eléctrico.
Cuando un voltaje es generado por una batería, o por la fuerza magnética de
acuerdo con la ley de Faraday, este voltaje generado, se llama
tradicionalmente «fuerza electromotriz» o fem. La fem representa energía por
unidad de carga (voltaje), generada por un mecanismo y disponible para su
uso. Estos voltajes generados son los cambios de voltaje que ocurren en un
circuito, como resultado de una disipación de energía, como por ejemplo en
una resistencia.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
De acuerdo a la Ley de Faraday se pueden inducir fem cuando existe una
razón de cambio del flujo magnético con respecto al tiempo, vamos a
considerar un ejemplo sencillo en el cual se tiene una espira dentro de un
campo magnético (el eje de la espira es paralelo a la dirección del campo para
simplificar el ejemplo) si el campo magnético varía con el tiempo, entonces, se
induce una fem en la espira, si movemos la espira perpendicularmente a la
dirección del campo magnético, que se mantiene uniforme (con una velocidad
constante), también se induce una fem .
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de
una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a
un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo
magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se
produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael
Faraday quien lo expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es
proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m.
inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente
tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la
intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.
Figura 4. Flujo magnético
MATERIALES Y EQUIPOS
Imán
Multímetro
Bobinas
Fuente de poder
PROCEDIMIENTO
Figura 5. Montaje
1. Se realiza el montaje anterior.
2. Se mueve lentamente el imán (acercándolo y alejándolo) en dirección
perpendicular a la del campo. Se puede observar el cambio de los
valores en el multímetro teniendo una variación de positivo a negativo.
3. Aumentar la velocidad del imán dentro del campo, al hacer esto se nota
claramente el cambio de signo de los valores reflejados en el multímetro,
observando que la corriente es máxima.
4. Luego se procede a dejar el conductor en reposo dentro del campo
magnético y se observa en el multímetro que este marca cero, debido a
que el flujo es constante ya que llegan las mismas líneas de inducción, y
al ser el campo constante y el área constante el flujo no varía.
5. Se mueve el conductor (bobina) paralelamente a la dirección del campo
magnético, observamos que a medida que este se acerca el multímetro
marca valores negativos y a medida que la bobina se aleja del imán el
multímetro marca valores positivos, al pegar el imán a la bobina no hay
líneas de inducción por lo tanto no hay flujo de corriente ya que el
multímetro marca cero.
6. Finalmente, se conecta los terminales de la
bobina a una fuente de corriente continua,
colocando unos alfileres a unos 3 cm de
distancia de la bobina y aumentando
lentamente el voltaje como la corriente que por
esta pasa teniendo como resultado la atracción
de los alfileres por el imán cuando el voltaje
llego a 6,04V marcados en el multímetro y en la
corriente 1,5 A.
El hierro intensifica el campo magnético, los
alfileres poseen un peso y para que haya algo
que supere este peso esto debe ser una fuerza magnética, por esta
razón se atraen; obteniendo que el campo sea proporcional a la corriente.
ANALISIS Y RESULTADOS
1. Explique por qué se produce corriente eléctrica al mover el conductor
de un campo magnético perpendicular a él.
Cuando se mueve un imán permanente por el interior de las espiras de una
bobina solenoide, formada por espiras de alambre de cobre, se genera de
inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente
eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la inducción
magnética del imán en movimiento.
2. ¿Por qué cuando la espira esta quieta o se mueve en la dirección del
campo magnético, no se presenta corriente eléctrica inducida?
No existe corriente inducida si el imán está en reposo respecto de la bobina, ya
que en el multímetro marca cero, debido a que el flujo es constante ya que
llegan las mismas líneas de inducción, y al ser el campo constante y el área
constante el flujo no varía.
3. ¿Qué sucede al aumentar la velocidad con que se mueve el conductor
en un campo magnético perpendicular a él?
Cuando se aumenta la velocidad con que se mueve el imán en el campo
magnético perpendicularmente, la variación en el multímetro es más rápida
paralelo al movimiento del imagen en la bobina. Esto quiere decir, que la
corriente inducida es mayor, ya que se genera un flujo magnético produciendo
una corriente eléctrica, donde las líneas de campo atraviesan por la bobina, así
el flujo magnético será variable en el tiempo a diferencia si se aplicara una
menor velocidad.
4. ¿Qué sucede cuando se aumenta la densidad del campo magnético?
Al aumentar la intensidad del campo, aumenta la fuerza electromotriz inducida
y esto se debe ya que el campo magnético aumenta, las líneas de campo que
atraviesan serán mayores. Siendo así un mayor flujo magnético
5. Explique el significado físico del signo menos (-) que aparece en el
multímetro.
El signo negativo está relacionado con la dirección de la fuerza electromotriz
inducida, la fem y la corriente inducida poseen una dirección y sentido tal que
tienden a oponerse a la variación que las produce.
6. ¿Qué sucederá si cambiamos la polaridad de la corriente que pasa por
la bobina? Explica.
El imán tiene dos polos magnéticos uno norte (positivo) y otro sur (negativo), el
utilizado en el laboratorio está caracterizado el polo positivo con el color rojo y
el negativo con el color azul. Cuando se acercaba a la bobina el polo positivo
del imán en el multímetro marco valores positivos y al alejarse valores
negativos cambiando el sentido de la corriente inducida. De manera contraria
sucedía con el polo negativo, al acercarse a la bobina marcaba valores
negativos en el multímetro y al alejarse valores positivos. Y esto se basa en la
ley de Lenz: Las corrientes que se inducen en un circuito se producen en un
sentido tal que con sus efectos magnéticos tienden a oponerse a la causa que
las originó. Así, cuando el polo norte de un imán se aproxima a una espira, la
corriente inducida circulará en un sentido tal que la cara enfrentada al polo
norte del imán sea también Norte, con lo que ejercerá una acción magnética
repulsiva sobre el imán, la cual es preciso vencer para que se siga
manteniendo el fenómeno de la inducción. Inversamente, si el polo norte del
imán se aleja de la espira, la corriente inducida ha de ser tal que genere un
polo Sur que se oponga a la separación de ambos. Sólo manteniendo el
movimiento relativo entre espira e imán persistirán las corrientes inducidas, de
modo que si se detiene el proceso de acercamiento o de separación cesarían
aquéllas y, por tanto, la fuerza magnética entre el imán y la espira
desaparecería.
7. Explica la importancia que tuvo la inducción electromagnética en el
desarrollo físico y tecnológico de la humanidad.
Faraday preciso en qué condiciones se puede generar corrientes eléctricas
mediante campos magnéticos a las cuales llamo corrientes inducidas. Desde
entonces el fenómeno es conocido como inducción electromagnética. Esta
constituye una parte importante en la relación entre electricidad y magnetismo
que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Pero, además, se han
desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico,
como el transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red,
la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroeléctrica son
solo algunos ejemplos que muestran la deuda que la sociedad actual tiene con
el físico Faraday. La vida moderna está basada, entre otros factores, en el uso
de la electricidad como fuente de energía, siendo por tanto, uno de los pilares
de nuestra sociedad de la información y el conocimiento caracterizado por la
implantación de televisión, ordenadores, internet, etc.
La fuente principal de producción de electricidad, al menos en escala industrial,
está basada en la inducción electromagnética, siendo este un cambio en la
visión del mundo y manera de vivir, ya que causo una verdadera revolución
tecnológica en la producción y uso de la energía eléctrica. Antes de los
descubrimientos de Faraday, la única manera de obtener corriente eléctrica era
por medio de pilas y baterías
CONCLUSIONES
A través de la actividad se logró comprobar la existencia de una corriente
eléctrica inducida por el movimiento de un imán en un campo magnético
experimentalmente la ley de Faraday, la cual estable que un flujo magnético
induce una fuerza electromotriz, como la ley de Lenz, que establece que la
polaridad de la fem inducida debe ser tal que la corriente circula en el sentido
que produzca un flujo magnético opuesto a la variación del flujo que la induce.
En la actualidad, casi toda la energía eléctrica que se produce en nuestras
casas o en industrias gracias al fenómeno conocido como la inducción
electromagnética. Siendo importante ya que con este se basan los dinamos y
los alternadores que transforman la energía mecánica en eléctrica, también es
el fundamento de las actuales centrales eléctrica, por tal motivo su importancia
y relevancia. El experimento de la inducción electromagnética abrió el camino
de la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica y supuso el
inicio de la moderna industria eléctrica donde la electricidad, como
mencionábamos al principio, juega un papel crucial en el desarrollo y bienestar
de nuestra sociedad.
BIBLIOGRAFIA



http://fisica.ru/dfmg/teacher/archivos_lab/InduccionElectr(9).pdf
http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/basicas/fisica2/LEY_DE_F
ARADAY_-_F.E.M.pdf
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap03_induccion.php