Electromagnetisme

Llei de Faraday

Espires en un camp
magnètic variable (I)

Espires en un camp
  magnètic variable (II)

Demostració de
la llei de Faraday (I)

Demostració de 
la llei de Faraday (II)

Accelerador de
partículas. El betatró

Vareta que és mou
en un c. magnètic (I)

Caiguda d'una vareta
en un c. magnètic

Moviment d'una
espira a través
d'un c. magnètic

Mesura del camp
magnètic

Generador de corrent
altern

Galvanòmetre balístic

Corrents de
Foucault (I)

Corrents de
Foucault (II)

Inducció homopolar

Un disc motor i generador

Vareta que és mou
en un c. magnètic (II)

Moment angular
dels camps EM (I)

Moment angular
dels camps EM (II)

Activitats

Referència

En aquesta pàgina es descriu un experiment que ens permet comprovar la llei d'inducció de Faraday,

on F és el flux a través d'una espira i N és el nombre d'espires iguales.

L'experiment consta d'un generador d'ones en el qual podem seleccionar la forma de l'ona (quadrada, triangular o senoïdal). El generador està unit a un solenoide (el primari) que produeix un camp magnètic variable amb el temps. Aquesta bobina està acoblada a una altra (el secundari) el nombre d'espires dela qual podem triar entre les següents: 300, 600, 900, 1200. Podem també canviar la freqüència en el generador dins d'un cert interval.

En la pantalla d'un oscil·loscopi es representa la diferència de potencial variable produïda pel generador i la fem en el secundari.

Fonaments físics

Analitzarem cadascun dels senyals que produeix el generador.

Senyal de forma quadrat

Per a crear un camp magnètic constant i, per tant, un flux constant, usem el senyal quadrat del generador. El senyal quadrat es caracteritza perquè durant mig període el potencial valV, i durant l'altre mig periode val –V.

El senyal no és exactament quadrat ja que no passa del potencial positiu al negatiu, i viceversa, en un instant concret, sinò durant un interval de temps, petit comparat amb el període del senyal.

Si el flux F = cte., aplicant la llei de Faraday obtenim la fem induïda Quan el potencial del generador és constant el camp magnètic és constant en el primari, el flux a través del secundari és constant, la fem és nul·la.

Senyal de forma triangular

Quan el potencial del generador creix linealment (en color roig), el flux a través de cada espira del secundari creix linealment, la fem induïda en el secundari (en color blau) té un valor constant negatiu (part esquerra de la figura).

Si el flux F = a·t, (0 < t < P/2), on a és el pendent,

Quan el potencial del generador decreix linealment (en color roig), la fem en el secundari (en color blau) mostra un valor constant positiu (part central de la figura).

Si F = a·(P-t), (P/2 < t < P),

Senyal de forma senoïdal

Aquest cas ja l' hem estudiat en la pàgina precedent, espires en un camp magnètic variable amb el temps.

El camp magnètic produït pel primari i, per tant, el flux a través de cada espira del secundari, té forma senoïdal (en roig), F = F0 sin (w t) La fem en el secundari (en blau) és la derivada canviada de signe del flux,

influència dels diversos paràmetres

• influència de l'amplitud

La fem induïda és proporcional a l'amplitud A del senyal.

• influència del nombre d'espires del secundari

La fem és proporcional al nombre d'espires N en el secundari.

• Efecte de la freqüència

La freqüència f no té efecte en el senyal quadrat, pero té efect en el senyal triangular i senoïdal. En augmentar la freqüència disminueix el període i augmenta el pendent, per la qual cosa la fem és major.

En la figura es compara la fem d'un senyal triangular de període P (en color roig) i del mateix senyal de període P/2. El pendent de la recta s'ha duplicat i, per tant, la fem en el secundari (en color blau) es duplica.

En els senyals senoïdals en derivar el flux F = F₀ sen(w t)  respecte del temps s'obté una fem que és proporcional a la freqüència angular w.

Activitats

S'introdueix

• La freqüència, entre 3 i 10 unitats, actuant sobre la barra de desplaçament titulada freqüència.
• L'amplitud, actuant sobre la barra de desplaçament o introduint un valor entre 3.5 i 10 unitats en el control d'edició Amplitud.
• El nombre d'espires: 300, 600, 900 i 1200 espires, en N. espires.
• La forma del senyal: activeu un dels botons titulats: quadrat, triangular o senoïdal.

Es pitja el botó Gráfica.

Es representa:

• en color roig, la diferència de potencial produïda pel generador;
• en color blau, la fem en el secundari.