Informe de Laboratorio

Colegio María Teresa Cancino

Electivo de Física

4to Medio

16 de agosto de 2012

Informe de laboratorio INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

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Introducción……………………………………………………………………………............................ 3

Marco Teórico…………………………………………………………………………........................... 4

Experimento……………………………………………………………………….…………………………… 6

Materiales y procedimiento………………………….……………………………….. 6

Observaciones…………………………………………………………….…………………. 7

Conclusión……………………………………………………….………………………………………………. 8

Bibliografía……………………………………………….……………………………………………………… 9

Integrantes:

Evelyn Carreras Valdés

Javiera Ovalle Toledo

Marión Pinto Reveco

María Francisca Sáez Urbina

Estefanía Urzúa Araya

Profesor: Fabián Muñoz Muñoz

Asignatura: Electivo de Física

Curso: Cuarto Medio

Fecha: 16 de agosto de 2012

DATOS

Informe de laboratorio INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

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Introducción:

En la actualidad, el tema de las fuentes de energía alternativas ha tomado un lugar muy importante a nivel

mundial, esto, puesto que en los últimos años se ha visto un incremento desmesurado de los contaminantes

arrojados a la atmósfera producto de la utilización de combustibles fósiles.

Se han buscado diversas fuentes de energía capaces de remplazar la tradicional; buscando así reducir el

impacto provocado. Una de las energías que es posible rescatar es aquella provocada por la Inducción

electromagnética, un fenómeno descubierto por Michael Faraday, que tiene diversas aplicaciones y que ha

permitido crear muchos de los objetos que usamos cotidianamente.

Dentro de este informe se planteará el fenómeno de la “inducción electromagnética” como una fuente

alternativa de energía limpia y accesible, mediante un experimento que representa el funcionamiento básico

de implementos que generalmente podemos encontrar en nuestro hogares como lo son las linternas con

dínamo.

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Marco teórico:

La Inducción

El término posee diversas acepciones, en este caso presentaremos dos de ellas, una en sentido

electroestático, donde corresponde a cuando un cuerpo eléctricamente cargado produce en otro una carga

electroestática inducida, pero con un signo contrario, lo que aumentará la atracción de dichos cuerpos. Y la

otra, en lo que nos compete, es decir, electromagnetismo, donde corresponde al fenómeno en el cual una

fuerza electromotriz se genera en un cuerpo al ser expuesto éste a un campo magnético.

Fuerza Electromotriz

Corresponde a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente

eléctrica. Dicha fuente debe poseer dos polos, uno positivo y uno negativo, que tengan, a su vez, potenciales

distintos y sean capaces de impulsar las cargas eléctricas a través del circuito donde se encuentren situados.

Pilas o Baterías

Son las fuentes de FEM más conocidas del gran público. Generan energía eléctrica por medios químicos. Las

más comunes y corrientes son las de carbón-zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las

hay también de níquel-cadmio (NiCd), de níquel e hidruro metálico (Ni-MH) y de ión de litio (Li-ion),

recargables.

La inducción electromagnética

La inducción electromagnética es la producción de

corrientes eléctricas por campos magnéticos variables

con el tiempo. Fue descubierta por Oersted, quien

percató que una corriente eléctrica es capaz de

producir un campo magnético; fomentando, de esta

manera, la imaginación de científicos conocidos o no,

siendo Faraday quien precisa las condiciones necesarias

para que se produjera lo que Oersted dijo. Además,

Michael nombró las corrientes eléctricas generadas

como Corrientes Inducidas, por lo que hoy en día, se

llama Inducción Electromagnética al proceso de generar

campos eléctricos a partir de campos magnéticos.

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Ley de Faraday

Michael realizó diversos experimentos sobre lo propuesto por Oersted. Dentro de ellos encontramos las con

corrientes y las con imanes, pero según lo que nos compete, explicaremos las con imanes.

Faraday utilizó un imán recto y una bobina conectada a un galvanómetro, introdujo bruscamente el imán a la

bobina y se percató que la aguja se movió, de igual manera al retirarlo (se movía en sentido contrario), y que

si aumentaba la velocidad de entrada y salida, a su vez, aumentaba la velocidad de la desviación de aguja de

un lado a otro, lo mismo al dejar quieto el imán y mover la bobina a su alrededor.

Ahora bien, fue la representación del campo magnético en forma líneas de fuerza, la que permitió una

respuesta a lo que sucedía, determinando de esta manera, que era necesario que las líneas de fuerza

producidas por el imán fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina (consecuencia del movimiento de

algún cuerpo).

Por lo tanto, la ley de Faraday dice que el voltaje inducido en una bobina es directamente proporcional a la

rapidez de cambio del flujo magnético por unidad de tiempo en una superficie cualquiera con un circuito como

borde:

Donde å es la FEM inducida, N es el número de vueltas de la bobina, y ÄÔ es la variación del flujo magnético en un tiempo Ät.

MICHAEL FARADAY (1791-1867)

Físico químico británico. Fue uno de los científicos más destacados de su época, se

dedicó a estudiar el electromagnetismo, la electroquímica y actualmente es conocido

por ser el descubridor del fenómeno de inducción electromagnética. Entre otras

cosas demostró la inducción de una corriente por otra, investigó sobre la electrolisis y

descubrió otras dos leyes que llevan su nombre.

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Experimento: Materiales y procedimiento.

El experimento que se presentará a continuación consiste en la realización de un modelo casero de linterna

con dínamo, que utiliza como fuente de energía aquella producida por la inducción electromagnética,

trabajando bajo el principio formulado por Faraday.

Para la construcción de este experimento serán necesarios los materiales y herramientas enlistados a

continuación:

A continuación se explicará el procedimiento que permitirá armar nuestra linterna casera:

1-. Cortar un rectángulo de cartón de 32 cm de ancho y 10 cm de alto. Luego marcar y doblar a los 8, 12, 20 y

24cm. Formando una caja sin tapa ni fondo (imagen 1)

2-. Marcar las diagonales en una de las caras y perforar el centro con el clavo, procurando que este pueda

girar con facilidad. (Imagen 2)

3-. Poner los imanes dentro de la caja unidos al clavo.

4-. Atar el alambre de cobre aislado 200 veces alrededor de la caja

5-. Quitar el esmalte a las puntas del alambre aislado, enrollarlas entre ambos y luego unirlas a la ampolleta

LED.

6-. Para la manivela; Doblar un trozo de alambre de 10cm de largo como se muestra en la imagen 3. Cortar dos

rectángulos de cartón de 1x6cm y ponerlos en el lado mayor envolviéndolos con cinta adhesiva.

7-. Unir la manivela al clavo.

Materiales Herramientas

Cartón

Clavo

Imanes

Alambre de cobre aislado

Ampolletas LEDS

Alambre

Cuchillo cartonero

Cinta adhesiva

Marcador

Regla

Alicate

8cm 4cm 8cm 4 cm 8cm

(Imagen1)

10

cm

Centro

(Imagen 2)

6cm

2cm 2cm

(Imagen 3)

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Experimento: Observaciones.

Una vez construido el prototipo de linterna casero, lo siguiente es hacerlo funcionar; para esto solo basta

hacer girar la manivela repetidas veces y la ampolleta LED se encenderá, manteniéndose así hasta que nos

detengamos.

Éste fenómeno es explicado por la inducción electromagnética: al mover la manivela estaremos haciendo

girar los imanes que se encuentran en el centro de la caja, estos imanes forman un campo electromagnético

que al estar expuesto al movimiento provocado por el giro del clavo, tienden a variar. Estas variaciones en el

flujo del campo magnético son lo que provocan la conocida energía electromotriz, la cuál enciende la

ampolleta. Al momento de dejar de girar la manivela, la energía deja de fluir y por tanto la ampolleta se apaga.

Ahora bien, para el buen funcionamiento de este proceso deben existir ciertas condiciones, los que fueron

planteados por Faraday. El alambre de cobre aislado que envuelve la caja, en este caso, cumple la función de

amplificar el campo magnético producido y con ello el voltaje, alcanzando el nivel necesario para encender el

LED.

La ventaja de producir energía por medio de este mecanismo es que es limpio y solo se necesita del

movimiento que nosotros mismos podemos aportar, es por esto que se ha convertido en una buena

alternativa para la construcción de pequeños artefactos que no necesitan de gran voltaje para funcionar como

las conocidas linternas a dinamos, las que además logran almacenar esta energía para su posterior uso, pero

que en su defecto trabaja en base al mismo funcionamiento que la linterna casera planteada en este

experimento.

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Conclusión:

En la actualidad vivimos un período en el cual gran parte de la energía utilizada en la cotidianidad es

producida por medios tóxicos para nuestro ambiente y también para nosotros. Por esta razón se han buscado

diversas fuentes de energía alternativa, entre las cuales nos referimos a lo largo del informe sobre la

generada por la inducción electromagnética.

La inducción electromagnética es el fenómeno en el cual una fuerza electromotriz se genera en un cuerpo al

ser expuesto a un campo magnético. Se producen corrientes eléctricas gracias a campos magnéticos variables

con el tiempo. A lo largo del informe se presentan los principales descubridores de ésta energía y su potencial;

presentando a Faraday con sus importantes aportes experimentales a ésta teoría. La ley de Faraday dice que

el voltaje inducido en una bobina es directamente proporcional a la rapidez del cambio del flujo magnético por

unidad de tiempo en una superficie.

Para comprobar las teorías presentadas por Oersted y Faraday, realizamos un experimento en el cual

demostramos la sencillez y eficacia de ésta energía, generando electricidad con un campo magnético

producido por imanes.

Con éste informe nos damos cuenta de las múltiples posibilidades de generar energía alternativa a la utilizada

en nuestra cotidianidad, que produce diversos efectos nocivos al planeta. Con unos imanes, alambre, lápiz y

cartón logramos producir electricidad; lo que nos demuestra la existencia de otras fuentes.

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Bibliografía:

http://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/f/faraday.htm

http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=33

http://www.youtube.com/watch?feature=fvwp&NR=1&v=0h9S4HDpoHc&fb_source=message

http://www.definicionabc.com/general/induccion.php

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_fem/ke_fem_1.htm

http://html.rincondelvago.com/induccion-electromagnetica.html

http://www2.ib.edu.ar/becaib/cd-ib/trabajos/LopezL.pdf