LEY DE FARADAY

Lab Fis Bas

5 Oct 202007:50

Summary

TLDREn este video se presenta el experimento de la ley de Faraday, siguiendo la guía de física experimental. Se estudia la relación entre la fem inducida y varias variables, como la amplitud y la frecuencia de la inducción magnética, el número de vueltas de la bobina y su área. El experimento se realiza utilizando un generador de funciones y un osciloscopio para medir el voltaje pico a pico, ajustando parámetros para verificar las relaciones teóricas predichas por la ley de Faraday. Además, se toman mediciones precisas de las bobinas y el resistor para completar los análisis.

Takeaways

🔬 En el experimento se estudia la fuerza electromotriz (fem) inducida en función del tiempo, según la ley de Faraday.
📐 Se utiliza un generador de funciones que entrega una señal senoidal con una frecuencia de 6 kHz y nivel de corriente nulo.
📊 El osciloscopio muestra la señal del canal 1 como señal de disparo, con un nivel de disparo del 50% y pendiente positiva.
⚙️ Se aplica el modo de adquisición promedio con un promediado de 128 para reducir el ruido en las trazas.
📏 La amplitud de la señal se ajusta para que el voltaje pico a pico sobre el resistor de 50 ohmios sea de 5 V.
🌀 El voltaje sobre el resistor es proporcional al flujo magnético y la fem inducida sigue una función cosenoidal negativa, según la ley de Faraday.
📋 Se rellena la tabla 1 con los valores del voltaje pico a pico sobre el resistor y se verifica la relación entre la fem inducida y la inducción magnética.
📈 Se estudia la relación entre la fem inducida y la frecuencia, ajustando la amplitud de la señal para mantener el voltaje constante en el resistor.
🔄 La relación entre la fem inducida y el número de vueltas de la bobina se verifica cambiando el número de vueltas de 200 a 80.
🧪 Se estudia la relación entre la fem inducida y el área de la bobina, observando que la fem disminuye al reducir el diámetro de la bobina.

Q & A

¿Cuál es el propósito principal del experimento mostrado en el video?
-El propósito principal del experimento es estudiar la fuerza electromotriz (fem) inducida en función del tiempo, siguiendo la ley de Faraday, utilizando un solenoide y variando diferentes parámetros.
¿Qué configuración se utiliza en el generador de funciones para este experimento?
-El generador de funciones se establece para entregar una señal senoidal con una frecuencia de 6.000 kilohertz y con un nivel de corriente continua (DC) nulo.
¿Cómo se usa el osciloscopio en este experimento?
-El osciloscopio se configura para que el canal 1 sirva como señal de disparo con un nivel de disparo del 50% y pendiente de disparo positiva. Además, se utiliza el modo de adquisición promedio con un promediado de 128 para reducir el ruido.
¿Qué mide el canal 1 del osciloscopio?
-El canal 1 del osciloscopio mide el voltaje pico a pico sobre el resistor de 50 ohmios conectado al solenoide.
¿Cómo se ajusta la amplitud de la señal del generador de funciones?
-La amplitud de la señal del generador de funciones se ajusta de modo que el voltaje pico a pico sobre el resistor sea de 5.00 voltios.
¿Qué ocurre con la fem inducida cuando disminuye el voltaje sobre el resistor?
-Cuando disminuye el voltaje pico a pico sobre el resistor, el valor pico a pico de la fem inducida también disminuye, lo que permite verificar la relación entre la fem inducida y la inducción magnética.
¿Qué parámetros se registran al estudiar la relación entre la fem inducida y la frecuencia de la inducción magnética?
-Se llena la tabla 2 con un voltaje pico a pico de 3.00 voltios sobre el resistor y para diferentes frecuencias, empezando en 2.000 kilohertz. Se observa cómo la fem inducida aumenta al incrementar la frecuencia.
¿Cómo afecta el número de vueltas de la bobina a la fem inducida?
-Al disminuir el número de vueltas de la bobina (por ejemplo, de 200 a 80 vueltas), el valor pico a pico de la fem inducida también disminuye, lo que confirma la relación entre la fem inducida y el número de vueltas de la bobina.
¿Qué ocurre con la fem inducida cuando se cambia el área de la bobina?
-Al cambiar a una bobina de menor diámetro (manteniendo el mismo número de vueltas), el valor pico a pico de la fem inducida disminuye, lo que confirma la relación entre la fem inducida y el área de la bobina.
¿Qué datos adicionales se deben registrar al finalizar el experimento?
-Se debe anotar el número de vueltas de la bobina, medir el diámetro de las bobinas usadas, y medir la resistencia del resistor R al final del experimento.

Outlines

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🔬 Experimento de la ley de Faraday: configuración inicial

En este párrafo se describe el experimento basado en la ley de Faraday, siguiendo la guía de física experimental. Se estudia la fuerza electromotriz (fem) inducida en función del tiempo. Se monta un arreglo donde un generador de funciones entrega una señal senoidal con una frecuencia de 6.000 kHz, con un nivel de corriente continua nulo. El osciloscopio usa la señal del canal 1 como disparo, con un nivel de disparo del 50% y pendiente positiva. El modo de adquisición promedio de 128 reduce el ruido, aunque afecta la respuesta del osciloscopio. Las medidas automáticas de voltaje pico a pico se establecen en ambos canales, con el generador de funciones conectado a un solenoide y un resistor de 50 ohmios. El voltaje sobre este resistor es ajustado a 5.00 voltios y es proporcional al flujo magnético a través de la bobina. La ley de Faraday predice que la fem inducida (canal 2) sigue una función coseno negativa, mientras que el flujo magnético es una función seno.

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📊 Relación entre la fem inducida y la amplitud de inducción magnética

Se investiga la relación entre la fem inducida y la amplitud de la inducción magnética. A partir de la tabla 1, se observa cómo la disminución del voltaje pico a pico sobre el resistor reduce el valor pico a pico de la fem inducida. Esto permite verificar la proporcionalidad entre la amplitud de la fem inducida y la inducción magnética, ya que esta última es proporcional al voltaje sobre el resistor. Se anota también el número de vueltas de la bobina y su diámetro, que se asume igual al del tubo donde está enrollada.

⚡ Relación entre la fem inducida y la frecuencia de inducción magnética

Aquí se estudia cómo la fem inducida varía con la frecuencia de la inducción magnética. Se llena la tabla 2 con un voltaje pico a pico de 3.00 voltios sobre el resistor y diferentes frecuencias comenzando desde 2.000 kHz. A medida que la frecuencia aumenta, puede ser necesario ajustar la amplitud de la señal del generador de funciones para mantener constante el voltaje sobre el resistor. Esto permite observar que el voltaje pico a pico de la fem inducida aumenta con la frecuencia, confirmando la relación entre ambas magnitudes. Se anota también el número de vueltas de la bobina y su diámetro.

🔄 Relación entre la fem inducida y el número de vueltas de la bobina

Se explora la relación entre la fem inducida y el número de vueltas de la bobina. Utilizando una bobina con un voltaje pico a pico de 3.00 voltios sobre el resistor y una frecuencia de 6.000 kHz, se observa cómo al reducir el número de vueltas de la bobina de 200 a 80, disminuye el valor pico a pico de la fem inducida. Esto confirma la relación entre la amplitud de la fem inducida y el número de vueltas de la bobina. Además, se mide el diámetro de las bobinas usadas.

📐 Relación entre la fem inducida y el área de la bobina

Este párrafo analiza la relación entre la fem inducida y el área de la bobina. Con un voltaje pico a pico de 3.00 voltios sobre el resistor y una frecuencia de 6.000 kHz, se utiliza una bobina de diámetro máximo y luego se cambia por una de menor diámetro. Se observa una disminución en el valor pico a pico de la fem inducida, lo que verifica la relación entre la amplitud de la fem inducida y el área de la bobina. También se anotan el número de vueltas y el diámetro de las bobinas usadas.

🛠 Medición de la resistencia del resistor y datos del solenoide

Finalmente, se realiza la medición de la resistencia del resistor R y se recopilan los datos correspondientes al solenoide utilizado en el experimento. Esto cierra el estudio de las diferentes relaciones entre la fem inducida y las variables investigadas, como la inducción magnética, la frecuencia, el número de vueltas y el área de la bobina.

Mindmap

Keywords

💡Ley de Faraday

La Ley de Faraday establece que la fuerza electromotriz (fem) inducida en un circuito es proporcional al cambio del flujo magnético a través de dicho circuito. En el video, esta ley es central, ya que el experimento busca demostrar cómo la fem inducida cambia en función de diferentes variables como el tiempo, la frecuencia y el área de la bobina.

💡Fuerza electromotriz (fem)

La fem es la energía por unidad de carga que es inducida en un circuito debido a un cambio en el campo magnético. En el experimento, se mide la fem inducida en función del tiempo, la amplitud de la inducción magnética y la frecuencia, siguiendo la Ley de Faraday. Es observada en el canal 2 del osciloscopio como una función cosenoidal negativa.

💡Generador de funciones

Un generador de funciones es un dispositivo que produce señales eléctricas de diferentes formas de onda, como senoidales, triangulares o cuadradas. En este experimento, se usa para generar una señal senoidal con una frecuencia específica de 6 kHz para inducir cambios en el campo magnético del solenoide.

💡Osciloscopio

El osciloscopio es un dispositivo que permite visualizar señales eléctricas en función del tiempo. En el experimento, el osciloscopio se utiliza para observar las señales en el canal 1 (el voltaje en el resistor) y en el canal 2 (la fem inducida). Además, se ajusta con un nivel de disparo al 50% y se utiliza un modo de adquisición promedio para reducir el ruido.

💡Solenoide

Un solenoide es un dispositivo formado por una bobina de alambre que genera un campo magnético cuando se hace pasar corriente por ella. En este experimento, el solenoide es parte clave del circuito donde se induce la fem, ya que su campo magnético cambia con la señal del generador de funciones.

💡Resistor

Un resistor es un componente que ofrece resistencia al flujo de corriente. En el experimento, se usa un resistor de 50 ohmios conectado al solenoide. El voltaje pico a pico a través de este resistor es proporcional al flujo magnético concatenado, y su valor es ajustado para observar cómo afecta la fem inducida.

💡Voltaje pico a pico

El voltaje pico a pico es la diferencia entre los valores máximos y mínimos de una señal. En el experimento, se ajusta el generador de funciones para que el voltaje pico a pico sobre el resistor sea de 5 V en una parte del experimento y 3 V en otras. Estos valores son fundamentales para medir la relación entre el voltaje y la fem inducida.

💡Frecuencia

La frecuencia es la cantidad de ciclos de una señal por segundo, medida en hertzios (Hz). En el experimento, la frecuencia de la señal senoidal generada se ajusta a 6 kHz, y posteriormente se varía para estudiar cómo la frecuencia afecta la fem inducida. Se registra en la tabla 2 a partir de frecuencias de 2 kHz en adelante.

💡Bobina

Una bobina es un conjunto de alambre enrollado, y en este experimento se utilizan bobinas con diferentes números de vueltas y diámetros. La bobina se coloca en el centro del solenoide, y se estudia cómo su número de vueltas y área afectan la fem inducida. Se mide su diámetro y se cambia el número de vueltas para ver cómo varía la inducción.

💡Inducción magnética

La inducción magnética es el fenómeno por el cual un campo magnético variable induce una corriente eléctrica en un conductor. En el experimento, se estudia cómo la amplitud de la inducción magnética está relacionada con el voltaje sobre el resistor y cómo cambia la fem inducida al variar la frecuencia, el área de la bobina o su número de vueltas.

Highlights

Se estudia la fem inducida en función del tiempo mediante el experimento Ley de Faraday.

El generador de funciones se establece para entregar una señal senoidal con una frecuencia de 6.000 kHz y un nivel de corriente continua nulo.

El osciloscopio se utiliza en modo de adquisición promedio con un promediado de 128 para disminuir el ruido en los trazos.

Se ajusta el voltaje pico a pico sobre el resistor a 5.00 voltios, lo que permite observar el flujo concatenado por la bobina.

La fem inducida se representa mediante una función coseno negativa, de acuerdo con la Ley de Faraday.

Se verifica la relación entre las amplitudes de la fem inducida y la inducción magnética al ajustar el voltaje sobre el resistor.

Se mide el número de vueltas de la bobina y su diámetro, asumiendo que es igual al diámetro del tubo sobre el que está arrollada.

Se estudia la relación entre la fem inducida y la frecuencia de la inducción magnética ajustando el voltaje a 3.00 voltios.

A medida que aumenta la frecuencia, el voltaje pico a pico de la fem inducida también aumenta, lo que permite verificar esta relación.

El experimento incluye la variación del número de vueltas de la bobina para observar cómo afecta a la fem inducida.

Se demuestra que, al reducir el número de vueltas de la bobina de 200 a 80, el valor pico a pico de la fem inducida disminuye.

Se estudia la relación entre la fem inducida y el área de la bobina, usando bobinas de diferentes diámetros pero con el mismo número de vueltas.

Al reducir el diámetro de la bobina, el valor pico a pico de la fem inducida disminuye, verificando la relación con el área de la bobina.

Finalmente, se mide la resistencia del resistor y se toman los datos del solenoide para completar el experimento.

Los resultados del experimento permiten verificar varias relaciones fundamentales entre la fem inducida, la inducción magnética, la frecuencia, el número de vueltas y el área de la bobina.