Introducción electromagnetica, Apuntes de Física

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Práctica 2

Práctica de Inducción electromagnética.

Luis Íñiguez de Onzoño Sanz

Práctica 2

Práctica de Inducción electromagnética.

1. Introducción Teórica II
2. Materiales III
3. Descripción de la práctica IV
4. Procedimiento IV
5. Resultados V
6. Errores IX
7. Comentarios X
8. Conclusiones X

I

Materiales

Solenoide

El solenoide es un alambre aislado enrollado en forma de hélice por el que cuando circula una

corriente eléctrica se produce un campo magnético en su interior. El solenoide que usamos en la

práctica es de una longitud de 0,75 m con un diámetro de 0,079 m. Sus características técnicas son:

485 espiras/m un coeficiente de autoinducción de 1 mH con una intensidad máxima permitida de 8

amperios.

También usaremos otros solenoides de menor tamaño, en concreto:

1. 100 espiras, 41 mm de diámetro y 160 mm de longitud.
2. 200 espiras, 41 mm de diámetro y 160 mm de longitud.
3. 300 espiras, 41 mm de diámetro y 160 mm de longitud.
4. 300 espiras, 26 mm de diámetro y 160 mm de longitud.
5. 300 espiras, 33 mm de diámetro y 160 mm de longitud.

Amperimetro

Es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está

circulando en un circuito eléctrico. En este se pueden regular la escala para

adecuarla a nuestro experimento en el que hemos usado una intensidad

variable entre 0 y 0,06 amperios.

Voltimetro

Este aparato sirve para medir el voltaje de un circuito, la mayor parte de ellos

son llamados multímetros debido a su capacidad de poder medir distintas

magnitudes. Así mismo permite cambiar la escala de medición.

III

Generador de funciones

Este apartado sirve para hacer una corriente alterna

en la que podremos variar tanto la frecuencia como la

intensidad, variables necesarias para la consecución

de nuestra experiencia. Este aparato, al igual que la

fuente de intensidad permite realizar un ajuste muy

fino de cada uno de sus parámetros gracias a sus

ruedas de selección, una de rápido desplazamiento y

otra para el ajuste detallado.

Descripción de la práctica

Esta práctica tiene como objetivo comprobar experimentalmente la variación de la fuerza

electromotriz inducida en función de la amplitud de la señal, de la frecuencia del campo magnético,

el número de espiras de la bobina secundaria y de la sección recta de la bobina de inducción.

Asi mismo debemos comparar los datos obtenidos experimentalmente con los obtenidos

teóricamente representando los resultados en gráficas para una correcta visualización.

Procedimiento

El montaje a realizar consta de dos circuitos separados físicamente. Por una parte esta el circuito

primario que está formado por el solenoide principal, un generador de corriente alterna y un

amperímetro.

El circuito secundario está formado por una bobina de menor tamaño, alojada en el interior del

solenoide mayor, así como de un voltímetro gracias al cual medimos la f.e.m. inducida.

IV

Generador de funciones

Voltímetro

Amperímetro

Solenoide primario y secundario

2. Variación de la f.e.m. frente a la variación de la frecuencia del campo magnético.

Fijamos una intensidad (I) constante de 30 mA, con una bobina secundaria de 300 espiras,

longitud 0,16 m y un diámetro de 0,041 m mientras variamos la frecuencia.

E = 4 ·  · 10

− 7

2

− 3

· 2 ·  · n

n (kHz) E (mV) Teórico E (mV) Experimental

Asi mismo se puede concluir que la ecuación de esta recta siguiendo la teoría es:

E  mV = 4 ·  · 10

− 7

2

− 3

6

· n  kHz =7,28034 · n  kHz 

VI

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Variación de la f.e.m. frente a la variación de la frecuencia del campo mangnético

E (mV) Teórico

E (mV) Experimental

n (kHz)

E (mV)

3. Variación de la f.e.m. frente al número de espiras.

Fijamos una frecuencia (n) constante de 10700 Hz, con una intensidad de 30 mA , longitud 0,16 m

y un diámetro de 0,041 m mientras variamos el número de espiras.

E = 4 ·  · 10

− 7

· 485 · n· 0,16 · 

2

− 3

I (mA) E (mV) Teórico E (mV) Experimental

Siguiendo la teoría vemos que la ecuación de la recta es:

E  mV = 4 ·  · 10

− 7

2

− 3

3

· n  espiras =0,25966 · n  espiras 

VII

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

15,

20,

25,

30,

35,

40,

45,

50,

55,

60,

65,

70,

75,

80,

Variación de la f.e.m. frente al número de espiras

E (mV) Teórico

E (mV) Experimental

Número de espiras

E (mV)

Errores

Con las gráficas a las vista se puede apreciar el error de forma fácil e ilustrativa. En todos los

casos excepto en el último las medidas tomadas experimentalmente son menores que las calculadas

teóricamente debido esto a la influencia de otros campos externos al experimento. También se

puede comprobar una cierta tendencia de que cuantos mayores sean los datos que estemos

midiendo, mayor es el error producido, hecho que se ve fácilmente en la gráfica que relaciona la

fuerza electromotriz inducida y la frecuencia de la corriente.

En el caso donde más se diferencian las medidas es en el que se estudia la relación entre el

número de espiras y la f.e.m. inducida aunque apreciando la diferencia constante entre los datos

teóricos y experimentales se puede presuponer que tuvo que existir algún problema de medición.

IX

0 10 20 30 40 50 60

0,

10,

20,

30,

40,

50,

60,

70,

80,

90,

100,

110,

120,

130,

140,

150,

160,

variación de la intensidad

E (mV) Teórico

E (mV) Expe-

rimental

I (mA)

E (mV)

0 1 2 3 4 5 6

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

frecuencia del campo mangnético

E (mV) Teórico

E (mV) Expe-

rimental

n (kHz)

E (mV)

100 125 150 175 200 225 250 275 300

15,

20,

25,

30,

35,

40,

45,

50,

55,

60,

65,

70,

75,

80,

número de espiras

E (mV) Teórico

E (mV) Expe-

rimental

Número de espiras

E (mV)

0,

5

0,

8

0,

0

0,

3

0,

5

0,

8

0,

0

0,

3

20,

25,

30,

35,

40,

45,

50,

55,

60,

65,

70,

75,

80,

sección recta de la bobina

E (mV) Teórico

E (mV) Expe-

rimental

Diametro (m)

E (mV)

Comentarios

A la hora de tomar las medidas nuestro mayor problema fue el ajuste fino de los aparatos por su

poca tolerancia así como la escala en que tomábamos las medidas en algunos momentos resultó ser

la equivocada.

En la memoria el problema derivó de los errores de escala de la práctica puesto que, al no haber

tomado correctamente la escala la diferencia entre los experimentales y los teóricos eran muy

grandes, problema solucionado una vez arreglé las escalas de medición.

Con la realización del resumen teórico encontré dificultades para llegar entender la teoría

expuesta en la práctica puesto que el nivel alcanzado en clase aún no llegaba a lo necesario en la

práctica.

Conclusiones

Gracias a esta experiencia hemos podido estudiar uno de los fenómenos eléctricos gracias al cual

logramos tener nuestra forma de vida pues, sin el, el transporte de energía eléctrica no sería algo

fácil y cotidiano como lo tenemos si no algo tedioso y costoso imposibilitando el desarrollo

tecnológico actual.

Así mismo ha facilitado el entendimiento de los conceptos básicos de la inducción así como en

que medida afectan sus diferentes variables, desde las variables físicas del transformador o las

características de la corriente.

X