Indución
15 Mar, 2013
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PDFEntre bobinas
PRESENTACIÓN: Dúas bobinas sitúanse próximas de forma que o fluxo magnético cambiante dunha delas atravesa a outra inducindo unha corrente na outra. Obsérvase que a corrente inducida na segunda bobina existe só mentres a corrente cambie na primeira e que tende a manter o campo magnético inicial.
- Using a roll of household wire for magnetic induction demonstrations, Blane Baker, Phys. Teach. 49, 392 (2011)
- Hands-on Experiments on Faraday’s Law, Eduardo E. Rodríguez, Phys. Teach. 43, 228 (2005)
INTRODUCIÓN: Cara a 1820 Hans Christian Ørsted realizou un experimento co que puido demostrar empiricamente a relación entre a electricidade e mais o magnetismo, aínda que non deu cunha explicación satisfactoria do fenómeno. Dispuxo un cable conectado a unha batería sobre unha agulla de compás orientada perpendicularmente a esta. Cando a corrente pasaba polo fío a agulla cambiaba de orientación aliñándose co cable. Máis tarde, André-Marie Ampère completou o seu traballo, concluíndo que a orientación da agulla dependía do sentido de circulación da corrente eléctrica polo cable. Pola súa parte, o inglés Michael Faraday logrou demostrar tamén o feito inverso. Para iso, enrolou un cable condutor (formando un solenoide) e conectouno a un amperímetro, co que rexistrou o paso de corrente cando se movía un imán dentro do solenoide. Posteriormente, Heinrich Lenz comprobou que o sentido da corrente inducida oponse ao cambio de fluxo magnético.
OBXECTIVO: Demostrar que se pode acender unha lámpada sen que esta estea conectada á corrente.
MATERIAIS: dúas bobinas con cables eléctricos de diferentes lonxitudes, unha pequena lámpada de baixa potencia, unha fonte de alimentación de baixa voltaxe ou unha pila, pinzas de conexión, cinta illante, barras de aceiro (opcional).
MONTAXE: Se a bobina co cable máis longo non está enrolada nun carrete de aceiro, convén inserir unhas barras de aceiro no seu centro para incrementar o seu poder de indución. A continuación conéctanse os cables desa bobina a unha pila envolvéndoos con cinta illante. a ámbolos dous extremos da outra bobina, que non recibe corrente eléctrica directa, conéctase a lámpada mediante unhas pinzas de conexión ou unha soldadura.
EXPLICACIÓN: Cando a bobina co cable máis longo estea conectada, a corrente eléctrica que circule por ela producirá un campo magnético que induce unha corrente eléctrica na outra bobina cando ámbalas dúas se aproximan, o que permite o acendido da lámpada.Se a primeira bobina é desconectada da pila, automaticamente a lámpada se apagará como consecuencia da desaparición do campo magnético indutor.
CONCEPTOS: campo magnético, indución electromagnética, lei de Faraday-Lenz, lei de Ampère-Maxwell.
MÁIS INFORMACIÓN:
- WIKIPEDIA 1
- WIKIPEDIA 2
- WIKIPEDIA 3
- JAMES CLERK MAXWELL
- NIKOLA TESLA
- YOUTUBE 1
- YOUTUBE 2
- YOUTUBE 3
- NASA
- FÍSICA FÁCIL
- ETITUDELA
- 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: Ana Rodríguez, Pablo Romero
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
ALUMNADO 2010-2011: Marcos Basdediós, Alfredo Iglesias, Antonio Larramendi
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
9 responses to "Indución"
Se puede observar la Ley de Faraday y comprobar que las tensiones inducidas serán en sentido opuesto a la variación del flujo magnético que las produjo, consecuencia del principio de conservación de la energía.
Este experimento lo veo perfecto para que realicen los alumnos. Incluso hacer la construcción un día en clase de tecnología (así también implicamos a otros profesores y otras materias).
Yo soy partidaria de usar una pila y no la corriente y un transformador por evitar accidentes, ya que considero que pueden hacer ellos todos los pasos. Por ejemplo, el montaje que se propone en este vídeo.
Está muy bien pensado también porque no se necesitan mucho dinero para su construcción. Muy interesante que varíen los alumnos las posiciones de las espirales para llegar al punto en el que no se encienden las bombillas. A parte la observación de que se puede generar una corriente eléctrica sin estar en contacto con la fuente de alimentación, es ideal para explicar como funcionan los cargadores inalámbricos de los smarthphone (por ejemplo), dispositivo de uso casi general en España. Esto también les aproxima a la realidad de la tecnología, no ver la física de la escuela como algo que hay que aprender sin más sin aplicaciones en la vida real.
Podrías animarte a crear tu cargador inalámbrico (aunque aparatoso) como en este vídeo.
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Ya que esta ley lleva su nombre, un libro que recoge un ciclo de conferencias que Faraday impartió: LA HISTORIA QUIMICA DE UNA VELA
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Este é o principio polo que funcionan as nosas cotiás cociñas de indución, elemento ben presente na vida do alumnado. Pódeselles introducir este tema facendo que procuren na rede cal é o fundamento no que se basean, que non é outro o emprego dun campo electromagnético para xerar calor en vez de resistencias eléctricas.
As experiencias presentadas neste artigo poderían servirnos para introducir como funcionan os xeradores das centrais de enerxía eléctrica. Un xerador eléctrico é un dispositivo capaz de converter a enerxía mecánica en enerxía eléctrica. O seu principio de funcionamento está baseado no fenómeno de indución electromagnética do que se fala neste post. Nas centrais térmicas galegas a enerxía liberada pola combustión de carbono (Meirama), carbón e gas natural (As Pontes) ou fuel (Sabón) é usada para producir vapor de auga. Este vapor de auga é o responsable de mover unhas turbinas que farán xirar unha espira no interior dun campo magnético, provocando a corrente inducida.
Personalmente considero que la realización de experimentos relacionados con la electricidad facilita la comprensión de los conceptos en los que se apoyan.
En este enlace se realiza un experimento que consiste en introducir un imán en la bobina y ver cómo afecta la velocidad con la que se introduce el imán con la intensidad de la corriente que se genera en el led. Es una forma sencilla de ver que cuanto más rápido varia el campo mágnetico más intensidad de corriente se genera.
Para mostrar al alumnado el fenómeno de la inducción también se puede utilizar este simulador Phet de la Universidad de Colorado. Tiene varias demostraciones interactivas, que permiten por ejemplo comprobar el voltaje que se genera al mover un imán a través de una bobina (de la que se pueden modificar número y tamaño de las espiras), observar el campo magnético que produce un electroimán de corriente alterna, experimentar con el funcionamiento de un generador, etc. Además, comparto este llamativo artículo, “La vida cotidiana y el aprendizaje”, que puede fomentar la curiosidad del alumnado al relacionar la ciencia con aspectos de la vida diaria. En concreto, os invito a leer el apartado “¿Cómo me puede ayudar la inducción electromagnética a ligar?”.
Me parece una experiencia muy llamativa para mostrar en una clase sorprendiendo al alumnado y captando su atención durante toda la explicación, ya que querrán saber la solución a ese “truco de magia”.