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== Inducción Magnética ==

=== Objetivo ===

- Estudiar cualitativamente el fenómeno de Inducción.

- Medir la fuerza electromotriz (''FEM'') inducida en una bobina por una barra magnética, a través del centro de la bobina.

=== Equipamiento ===
− Computador PC con interfaz '''PASCO 6500'''

− Bobina 10000 vueltas, <math>0.1 A</math>

− Barra magnética

− Conectores

− Programa ''Data Studio''

=== Teoría ===

Cuando una barra magnética pasa a través de una bobina se produce un cambio en el flujo magnético a través de la bobina el cual induce una fem en la bobina. De acuerdo con la Ley de Faraday de la Inducción :

:<center><math>\epsilon= -N \frac{\Delta \phi}{\Delta t} \qquad\quad\qquad (1)</math></center>

donde <math>\epsilon</math> es la ''fem'' inducida, <math>N</math> es el número de vueltas del alambre en la bobina y <math>\Delta \phi / \Delta t</math> es la razón de cambio del flujo a través de la bobina.

En este experimento se procederá a construir un gráfico de la FEM (<math>\epsilon</math>) vs tiempo, donde el área bajo la curva representa la integración de la misma. Físicamente ésta área es el flujo magnético que atraviesa la bobina, la expresión matemática que se ajusta a lo anterior es:

:<center><math>\epsilon \Delta t = -N \Delta \cdot \phi \qquad\quad\qquad (2)</math></center>

== Parte I: Estudio Cualitativo de la Inducción Magnética ==

=== Procedimiento ===

: 1) Arme el sistema de la figura 1, conectando 2 bobinas iguales, entre 250 y 600 vueltas y el sistema imán-resorte.

[[File:Indf.png|center|thumb|400px| Figura 1: Montaje experimental.]]

Asegúrese de que ambas bobinas estén lo suficientemente separadas conectándose con cables largos para que el campo magnético de los imanes no influyan entre sí.

: 2) Mueva el imán de una de las bobinas hacia arriba, y luego suéltelo de tal modo que el imán tenga un movimiento armónico simple. Note la reacción del segundo imán. Explique lo sucedido.

: 3) Invierta la orientación de una de las dos bobinas y repita el paso (2) con el movimiento?. Explique. ¿Qué sucede?

: 4) ¿Qué sucede si usa diferentes números de vueltas en una bobina?

: 5) Inserte una tercera bobina en el circuito, (figura 2), la cual tenga un número de vueltas, de aproximadamente 10000. Enseguida haga oscilar uno de los imánes. Observe ¿Qué sucede?.

[[File:Indf2.png|center|thumb|400px| Figura 2: Montaje experimental con 3 bobinas.]]

: 6) Ponga en cortocircuito la tercera bobina. ¿Qué sucede? . Explique.

: 7) Cambie la bobina de 1000 vueltas una mucho menor (similar en número de vueltas a las usadas en un principio). Inserte un tercer imán (fig.3) y haga oscilar éste último. ¿Qué sucede?

: 8) Ponga en cortocircuito la tercera bobina y repita. Explique

[[File:Indf3.png|center|thumb|400px| Figura 3 ]]

=== Análisis ===

: a) ¿Por qué los imanes tienen comportamiento?. Relacione respuesta con el concepto Inducción.

: b) ¿Cuál ha sido el efecto al cambiar bobinas? ese su de Figura 3 la polaridad de los cables que conectan las dos bobinas?

: c) Al acoplar la tercera bobina de alta inductancia, explique y fundamente el efecto observado en los imanes. (Punto (5) del procedimiento)

: d) Al acoplar una tercera bobina de un menor número de espiras y al hacer oscilar uno de los imanes, explique y fundamente el efecto observado en los imanes. (Punto (7) del procedimiento).

: e) A la luz del experimento realizado, ¿Cómo puede explicar Ud. en términos de energía el fenómeno de Inducción?.

== Parte II: Medición de la Fuerza Electromotriz (''FEM'') ==

=== Montaje Experimental ===

* Sujete la bobina de tal modo que el orificio quede en posición vertical, para que a través de él caiga la barra magnética sin obstáculos.

* Bajo la bobina posicione un recipiente con plumavit para proteger al imán del golpe

* Conecte el sensor de voltaje a la bobina y luego al canal A de la interfaz.

[[File:Indf4.png|center|thumb|400px| Figura 4: Montaje experimental de la parte II ]]

=== Procedimiento ===

: 1) Ejecute el programa ''Data Studio''. Seleccione en el canal análogo A '''Voltage Sensor'''. Asegúrese que la barra magnética esté de tal modo que el extremo sur esté levemente sobre la bobina.

: 2) Presione en el icono del sensor de voltaje y selecciones '''Sample rate (frecuencia de muestreo)''' '''Fast= 200 Hz.''' (rápida).

: 3) Use el modo osciloscopio para obtener los datos. Ajuste la ganancia del canal A en '''1 V/div'''. Seleccione la velocidad de barrido '''100 ms/div'''.

: 4) Presione el botón '''START(Inicio)'''. Suelte el imán para que caiga a través de la bobina. Presione '''STOP'''.

: 5) Abra el gráfico Voltaje vs Tiempo. Observe la señal en la pantalla del osciloscopio.

: 6) Si es necesario, presione [[File:Boton1.png|alt=Negrita|link=]] para cambiar la escala del gráfico.

: 7) Presione [[File:Boton2.png|alt=Negrita|link=]], y seleccione del menú: '''Area'''.

: 8) En el gráfico mostrado seleccione la zona del primer peak. Anote los datos correspondientes.

: 9) Repita para el la zona del segundo peak.

=== Preguntas ===

* ¿Cómo es el flujo entrante con respecto al saliente?

* ¿Porqué es el peak. saliente mas alto que el peak. entrante?. Explique.

* ¿Porqué son los peak. opuestos en dirección?

* Amarre dos barras magnéticas, de tal modo que queden juntos ambos polos Sur y suéltelos a través de la bobina, ¿Qué sucede con los peak?. Explique.

* Reordene las barras magnéticas de tal modo que queden juntos un polo Norte con uno Sur. ¿Qué sucede con el flujo?. Explique.

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 − Computador PC con interfaz '''PASCO 6500'''
-− Bobina 10000 vueltas, <math>0.1 A</math>
+− Bobina 10000 vueltas, <m>0.1 A</m>
 − Barra magnética
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 Cuando una barra magnética pasa a través de una bobina se produce un cambio en el flujo magnético a través de la bobina el cual induce una fem en la bobina. De acuerdo con la Ley de Faraday de la Inducción :
-:<center><math>\epsilon= -N \frac{\Delta \phi}{\Delta t} \qquad\quad\qquad (1)</math></center>
+:<center><m>\epsilon= -N \frac{\Delta \phi}{\Delta t} \qquad\quad\qquad (1)</m></center>
-donde <math>\epsilon</math> es la ''fem'' inducida, <math>N</math> es el número de vueltas del alambre en la bobina y <math>\Delta \phi / \Delta t</math> es la razón de cambio del flujo a través de la bobina.
+donde <m>\epsilon</m> es la ''fem'' inducida, <m>N</m> es el número de vueltas del alambre en la bobina y <m>\Delta \phi / \Delta t</m> es la razón de cambio del flujo a través de la bobina.
-En este experimento se procederá a construir un gráfico de la FEM (<math>\epsilon</math>) vs tiempo, donde el área bajo la curva representa la integración de la misma. Físicamente ésta área es el flujo magnético que atraviesa la bobina, la expresión matemática que se ajusta a lo anterior es:
+En este experimento se procederá a construir un gráfico de la FEM (<m>\epsilon</m>) vs tiempo, donde el área bajo la curva representa la integración de la misma. Físicamente ésta área es el flujo magnético que atraviesa la bobina, la expresión matemática que se ajusta a lo anterior es:
-:<center><math>\epsilon \Delta t = -N \Delta \cdot \phi \qquad\quad\qquad (2)</math></center>
+:<center><m>\epsilon \Delta t = -N \Delta \cdot \phi \qquad\quad\qquad (2)</m></center>

Inducción Magnética (Fiz 1530) - Revision history

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