Acerca de este experimento
Introduce un imán en una bobina de alambre y se genera corriente, aunque no haya ninguna batería. Detén el imán y la corriente se interrumpe; sácalo y la corriente fluye en la dirección contraria. En 1831, Michael Faraday descubrió que un campo magnético cambiante a través de una bobina induce un voltaje. Mueve el imán con la mano, sujeto a un resorte o directamente a través de la bobina, y observa cómo dependen del movimiento del imán la lectura del medidor, el flujo magnético y la FEM inducida, así como de la velocidad, el número de espiras y la fuerza del imán.
Objetivos de aprendizaje
- Describe cómo un flujo magnético cambiante a través de una bobina induce una FEM.
- Explica cómo depende el valor de la FEM inducida de la velocidad, el número de espiras y la fuerza del imán.
- Usa la ley de Lenz para predecir la dirección de la corriente inducida
- Relaciona la fem con la pendiente de la gráfica del flujo concatenado en función del tiempo.
- Explica cómo generan electricidad los generadores y las dinamos.
Cómo usarlo
- 1Elige «A mano». Introduce el imán en la bobina, mantenlo quieto y luego sácalo. ¿Cuándo se mueve la aguja?
- 2Mueve el imán más rápido. ¿Qué ocurre con la intensidad de la corriente?
- 3Elige «Con un muelle». Compara las dos gráficas. ¿Cuándo es máxima la fem: cuando el flujo es máximo o cuando cambia más rápido?
- 4Duplica el número de espiras y luego duplica la fuerza del imán. ¿Cómo cambia la fem máxima cada vez?
- 5Elige «Empujar a través» y observa las letras N y S en los extremos de la bobina. ¿La bobina empuja el imán y lo aleja o tira de él hacia atrás?
- 6Gira el imán y repite. ¿Qué ocurre con el sentido de la corriente?
El modelo
Supuestos
- El imán se considera un dipolo magnético situado sobre el eje de la bobina. Esta aproximación es precisa cuando el imán no es mucho más grande que la bobina; muy cerca del imán, el campo real es más débil.
- La bobina mide 4 cm de largo y tiene un radio de 2 cm; sus espiras están distribuidas uniformemente a lo largo de ella.
- Se ignora el frenado magnético: la corriente en la bobina no frena el imán. También se ignora la autoinductancia de la bobina.
- Al moverlo con la mano, el imán sigue suavemente al indicador, por lo que su velocidad depende de lo rápido que lo muevas.
Pruébalo en clase
- Q1¿Por qué un imán inmóvil dentro de una bobina no produce corriente, por muy potente que sea?
- Q2Cuando el imán atraviesa la bobina, la fuerza electromotriz presenta dos picos de signo opuesto. Explica por qué.
- Q3Usa la ley de Lenz para explicar por qué se necesita más esfuerzo para introducir un imán en una bobina cuando esta está conectada a una lámpara.
- Q4La dinamo de una bicicleta hace que la lámpara brille más cuando vas más rápido. ¿Por qué?
- Q5¿Por qué una bobina con el doble de espiras, pero hecha con un alambre más fino, no necesariamente produce el doble de corriente?
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre el flujo magnético y el flujo magnético concatenado?
El flujo es la cantidad de campo magnético que atraviesa una espira de la bobina. El enlace de flujo es el flujo multiplicado por el número de espiras, NΦ, porque cada espira añade su propia FEM en serie.
¿Por qué la FEM es cero cuando el imán está en el centro de la bobina?
En ese momento, el flujo es máximo, pero no está cambiando: al moverse un poco en cualquier dirección, apenas cambia. La FEM depende de la rapidez con que cambia el flujo, no de su magnitud.
¿De dónde procede la energía eléctrica?
Del trabajo que realizas al mover el imán. Según la ley de Lenz, la corriente inducida siempre genera una fuerza magnética que se opone al movimiento, así que tienes que empujar para mantener el imán en movimiento. En este modelo, esa fuerza es demasiado pequeña para frenar el imán de forma perceptible.