Lei de Lenz
14 Mar, 2013
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PDFImán e anel
PRESENTACIÓN: Un anel lixeiro de aluminio suspéndese de dous fíos para formar un péndulo bifilar. Ao achegar un imán potente indúcense correntes no anel que fan que o anel véxase repelido polo imán. Cando o imán retírase o anel tende a achegarse. O mesmo efecto de oposición ao movemento obsérvase cambiando a polaridade do imán. Si non existe o movemento relativo o anel mantén o seu equilibrio.
- Another Way to Demonstrate Lenz’s Law, Chang Geng Zhang and Shi Feng Hu, Phys. Teach. 40, 249 (2002)
- A Lenz’s law experiment revisited, Charles A. Sawicki, Phys. Teach. 38, 439 (2000)
INTRODUCIÓN: A principios do século XIX Michael Faraday, físico e químico británico, levou a cabo unha serie de observacións e experimentos que puñan de manifesto que en certas condicións os campos magnéticos podían xerar correntes eléctricas en condutores. Foi entón cando descubriu, en 1831, a indución electromagnética. Así, por exemplo, conectando unha expira condutora a un galvanómetro en presenza dun imán observábase (nunhas condicións dadas), sen necesidade dun xerador, que proporcionaba unha forza electromotriz (f.e.m.).
Heinrich Friedrich Emil Lenz, alemán do Báltico, é coñecido por formular a Lei de Lenz en 1833 que di que “o sentido das correntes ou forza electromotriz inducida é tal que se opón sempre á causa que a produce, ou sexa, á variación do fluxo magnético”. Grazas a esta lei, completouse a Lei de Faraday polo que é habitual chamala tamén Lei de Faraday-Lenz para facer honra aos seus esforzos no problema.
OBXECTIVO: Estudar o comportamento producido por la interacción entre campo o magnético e o campo eléctrico.
MATERIAIS: cables de cobre (bobina), barra horizontal, soporte ríxido, barra de imán, pinzas de crocodilo ou un cable plano.
MONTAXE: Rodear unha bobina con 5 voltas de arame ou cable de cobre deixando 2 extremos soltos da bobina para suspendelos dunha barra horizontal, a cal debe ir suxeita a un soporte ríxido e conectalos entre si cunhas pinzas de crocodilo ou un cable plano. A outra parte fundamental é o imán, o cal é preferible que sexa de barra.
EXPLICACIÓN: De acordo coa lei de Faraday a f.e.m. inducida nunha expira pechada é igual a menos a variación co tempo do fluxo magnético a través de dita expira
εind = −d [ΦB (t) / dt]
onde o signo negativo é unha consecuencia do Principio de Conservación da Enerxía e vén reflectida na Lei de Lenz. Neste proxecto verifícase a consecuencia da lei de Lenz, é dicir, que a f.e.m. inducida sempre se opón ao cambio no fluxo magnético polo que a bobina compórtase como un electroimán que atrae ou repele o imán de barra (producíndose un abaneo na espira) co fin de oporse sempre ao seu movemento.
CONCEPTOS: Lei de Lenz, forza electromotriz,indución electromagnética, campo magnético, Lei de Faraday-Lenz, electromagnetismo.
MÁIS INFORMACIÓN:
- MATERIAIS MAGNÉTICOS
- WIKIPEDIA
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- FISICANET
- TODO SOBRE ELECTRÓNICA
- CURSO INTERACTIVO
- PHYSLET
TEXTOS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2011-2012: Cristian Rueda, Álvaro Santiago, Carlos Saso
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
ALUMNADO 2010-2011: Rosalía Carrillo, Xeila Casais
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
3 responses to "Lei de Lenz"
Me ha parecido muy interesante el último vídeo, ya que los alumnos pueden pensar que el cilindro se ve atraído por tener algún metal ferromagnético. Pero se comprueba que si impedimos que se complete el circuito no se produce el fenómeno de la atracción y repulsión. Yo haría esta demostración en clase.
He encontrado muy interesante también comprobar las diferencias entre el uso de bobinas de distintos números de vueltas y los distintas velocidades de introducir el imán en la bobina, que considero también importante para que los alumnos comprueben por ellos mismos que la intensidad de la corriente eléctrica es tanto mayor cuanto más intenso sea el campo magnético y cuanto más rápido se muevan el imán o la bobina.
+info
El movimiento de un campo magnético en el que se encuentra un conducto (en este caso la bobina) produce electricidad en ese conductor, según la Ley de Faraday. A mayores, la ley de Lenz que dice que un cambio de flujo magnético a través de un conductor siempre establecerá una corriente por el conductor que contrarreste el cambio de flujo, por lo que la bobina se mueve para intentar contrarrestar ese cambio (o movimiento) del campo magnético. Esto está bastante relacionado con el funcionamiento de un freno electromagnético, como se describe en el siguiente blog.
La ley de Faraday-Lenz establece que si un circuito está expuesto a un campo magnético cambiante, se generará una corriente eléctrica en el circuito que tratará de oponerse al cambio del campo magnético. Con la práctica del segundo vídeo, se puede ver claramente este efecto. Variando la velocidad y la dirección del movimiento del imán (incidencia del campo magnético), se modifica la reacción y como consecuencia el movimiento del cubo. En una clase, los alumnos podrían comprobar sus hipótesis sobre la reacción esperada.