Inducción electromagnética – imán, bobina y galvanómetro
FísicaCampos eléctricos y magnéticosEdades 17–18
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Arrastra un imán de barra hacia dentro o hacia fuera de una bobina de N espiras conectada a un galvanómetro, o deja que el imán se mueva solo. La aguja se desvía en proporción a la rapidez de cambio del flujo magnético y cambia de sentido al invertir el movimiento o el polo; con el imán en reposo, la aguja vuelve a cero. Las gráficas del flujo Φ(t) y de la fem inducida e = −N·ΔΦ/Δt se trazan de forma continua, y el sentido de la corriente inducida según la ley de Lenz se muestra sobre la bobina.
Lección: Inducción electromagnética, ley de Faraday y ley de Lenz
Qué muestra
La inducción electromagnética ocurre siempre que cambia el flujo magnético a través de una bobina. Aquí un imán de barra se mueve por el eje de una bobina conectada a un galvanómetro de cero central. El flujo Φ a través de las N espiras depende de cuánto ha entrado el imán, y la ley de Faraday da la FEM inducida e = −ΔΦ/Δt: la aguja responde a la rapidez del cambio de flujo, no a su valor. La ley de Lenz fija el sentido: la corriente inducida convierte el extremo cercano de la bobina en un polo que repele al imán que se acerca y atrae al que se aleja.
Cómo usarla
Empieza con Auto: entra/sale para ver un patrón regular y luego arrastra el imán con la mano: introdúcelo rápido, después despacio, y déjalo quieto dentro de la bobina mientras observas el galvanómetro y la gráfica de la FEM. Usa Invertir imán para orientar el otro polo hacia la bobina y compara el sentido de la aguja. Por último, aumenta el Número de espiras N o la intensidad del imán y repite el mismo movimiento para ver qué factores aumentan la FEM inducida.
Parámetros que puedes cambiar
- Número de espiras N 50–1000 espiras
- Intensidad del imán (densidad de flujo remanente) 0,1–1,2 T
- Rapidez del imán en modo automático 5–60 cm/s
- Polo orientado hacia la bobina Polo norte (N), Polo sur (S)
- El imán entra y sale automáticamente
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el galvanómetro marca cero cuando el imán está quieto dentro de la bobina, aunque allí el campo magnético es intenso?
- ¿Qué polo se forma en el extremo cercano de la bobina cuando se acerca el polo norte, y cómo concuerda con la ley de Lenz?
- ¿Qué tres cambios aumentan la FEM inducida, y cómo lo confirma la gráfica de la FEM en cada caso?
