Inducción
15 mar, 2013
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PDFEntre bobinas
PRESENTACIÓN: Dos bobinas se sitúan próximas de forma que el flujo magnético cambiante de una de ellas atraviesa la otra induciendo una corriente en la otra. Se observa que la corriente inducida en la segunda bobina existe sólo mientras la corriente cambie en la primera y que tiende a mantener el 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)
INTRODUCCIÓN: Hacia 1820 Hans Christian Ørsted realizó un experimento con el que pudo demostrar empíricamente la relación entre la electricidad y el magnetismo, aunque no encontró una explicación satisfactoria del fenómeno. Dispuso un cable conectado a una batería sobre una brújula orientada perpendicularmente a éste. Cuando la corriente pasaba por el hilo la aguja de la brújula cambiaba de orientación alineándose con el cable. Más tarde, André-Marie Ampère completó su trabajo, concluyendo que la orientación de la aguja dependía del sentido de circulación de la corriente eléctrica por el cable. Por su parte, el inglés Michael Faraday logró demostrar también el hecho inverso. Para ello, enrolló un cable conductor (formando un solenoide) y lo conectó a un amperímetro, con el que registró el paso de corriente cuando se movía un imán dentro del solenoide. Posteriormente, Heinrich Lenz comprobó que el sentido de la corriente inducida se opone al cambio de flujo magnético.
OBJETIVO: Demostrar que se puede encender una bombilla sin que ésta esté conectada a la corriente.
MATERIALES: dos bobinas con cables eléctricos de diferentes longitudes, una pequeña bombilla de baja potencia, una fuente de alimentación de bajo voltaje o una pila, pinzas de conexión, cinta aislante, barras de acero (opcional).
MONTAJE: Si la bobina con el cable más largo no está enrollada en un carrete de acero, conviene insertar una o más barras de acero en su centro para incrementar su poder de inducción. A continuación se conectan los cables de esa bobina a una pila envolviéndolos con cinta aislante. A los dos extremos de la otra bobina, que no recibe corriente eléctrica directa, se conecta la bombilla mediante unas pinzas de conexión o una soldadura.
EXPLICACIÓN: Cuando la bobina con el cable más grande esté conectada, la corriente eléctrica que circula por ella producirá un campo magnético que induce una corriente eléctrica en la otra bobina cuando ambas se aproximan, lo que permite el encendido de la bombilla. Si la primera bobina es desconectada de la pila, automáticamente la bombilla se apagará como consecuencia de la desaparición del campo magnético inductor.
CONCEPTOS: campo magnético, inducción electromagnética, ley de Faraday-Lenz, ley de Ampère-Maxwell.
MÁS 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:
ALUMNADO 2010-2011: Marcos Basdediós, Alfredo Iglesias, Antonio Larramendi
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9 responses to "Inducción"
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».