Induction
16 Mar, 2013
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PDFIn a pendulum
PRESENTATION: A magnet is suspended from a tread to form a pendulum with low friction. When a metal plate is placed in the vicinity of its trajectory a quick braking can be observed due to the induced currents which appear in the plate.
- Magnetic Braking: A Video Analysis, J. A. Molina-Bolívar and A. J. Abella-Palacios, Phys. Teach. 50, 412 (2012)
- Danuta’s Demo – A Magnetic Brake, Wojciech Dindorf, Phys. Teach. 45, 53 (2007)
INTRODUCTION: Foucault’s currents, or parasite currents, are eddy currents produced by the flux variation of the magnetic field over the surface of a conductive material. By means of this experiment, it is shown how the parasite currents are capable of stopping the oscillation of the neodymium magnet over the metal plate as the magnet itself generates some parasite currents over the plate which transform it mechanical energy in heat.
OBJECTIVE: To test the action of Foucault’s currents.
MATERIALS: magnet, rope/wire, metal plate, stand.
SETUP: We begin the experiment by holding the neodymium magnet with the rope or failing that a thin wire. No matter whether we use a stand or not, the magnet must be very close of coming into contact with the plate, but without touching it for the experiment to be successful.
EXPLANATION: The explanation of the experiment is very simple from the point of view of electromagnetism. When we separate the magnet from its position of equilibrium and let it oscillate, the magnetic field which is generated changes its position with respect to the metal plate, which remains fixed in its initial position. This produces a variation in the number of field lines that cross the surface of the plate at each given instance, which brings as a consequence a variation in flux and the induction of an electromotive force on the plate in the shape of micro-currents with an intensity (1) giving place to a magnetic field which opposes to the one that originates them, so the kinetic energy and potential that the oscillating magnet has is lost as heat over the metal because of the Joule effect.
CONCEPTS: Induction, flux, magnetic field.
MORE INFORMATION:
TEXTS:
- 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.
STUDENTS 2011-2012: Carlos González, Francisco Javier Lobeira, José Lorenzo, Carlos Llovo
LINK pdf STUDENTS (in Spanish):
5 responses to "Induction"
Este experimento es muy sencillo de realizar y tiene un resultado sorprendente e increíble, que alguien ajeno a la materia, no se espera. Creo que tiene todas las cualidades necesaria para reclamar la atención del alumnado y su necesidad de tratar de explicar y entender lo que está ocurriendo. Además, sus aplicaciones son cercanas y muy útiles como se puede ver en este enlace de xatakaciencia. Puede ser una forma perfecta de introducir el tema del electro magnetismo, relacionándolo con algo cotidiano como son las cocinas de inducción, y reclamando la atención del los alumnos con una experiencia que parece casi cosa de magia.
Un campo magnético variable co tempo, como o que obtemos ao facer pendular un imán, xera un campo eléctrico sobre a peza de metal sobre a que oscila. Este campo eléctrico produce un movemento das cargas libres no condutor, xerando correntes con diferentes sentidos: no borde dianteiro do imán (esquerdo), pola regra da man dereita, a corrente en sentido antihorario crea un campo magnético que se opón ao campo do imán, causando una forza repulsiva entre a lámina e o borde dianteiro do imán. Polo contrario, no borde posterior (dereito) a corrente no sentido das agullas do reloxo provoca un campo magnético que apunta na mesma dirección do campo do imán creando unha forza atractiva entre a lámina e o borde posterior do imán. Ambas forzas opóñense ao movemento da lámina respecto do imán provocando que este free.
Un artículo muy interesante, gracias por compartir
En España podemos encontrar al rededor de 13 Péndulos de Foucault relevantes, en la universidad de vigo contamos con uno de ellos, y está situado en el vestíbulo de la Facultad de Ciencias de Ourense.
En otra entrada de esta misma web se propone otro experimento también muy visual para explicar un concepto abstracto y de difícil comprensión como son las corrientes parásitas. Es un concepto muy interesante y muy utilizado en aplicaciones reales donde los sistemas mecánicos tienen grandes limitaciones, como son sistemas de frenado para alta velocidad o para vehículos muy pesados con una alta inercia.