Experimento de inducción electromagnética

Introducción

La electricidad es una de las maravillas del mundo moderno. Mantiene la carne y los productos frescos, evitando la propagación de enfermedades transmitidas por los alimentos. Ilumina el camino, tanto para los automóviles como para los peatones, en el exterior y en nuestros edificios. Estás usando electricidad en este momento para alimentar tu computadora o teléfono.

Pero, ¿cómo se produce la electricidad? No es algo que puedas empaquetar en una caja. La respuesta es a través de un proceso llamado inducción electromagnética . Durante la inducción electromagnética, grandes bobinas de alambre giran a través de un campo magnético. La fuerza magnética hace que los electrones , pequeñas partículas cargadas negativamente, se muevan en el cable. El movimiento de los electrones crea una corriente , que es la electricidad que conocemos y amamos. La corriente tiene una dirección, según la dirección en la que se mueven los electrones, indicada por un número positivo o negativo.

Hoy, probará usted mismo la inducción electromagnética. Su modelo no será tan grande como los que usamos en las plantas de energía para nuestros hogares, pero podrá medir la corriente en el cable usando un amperímetro , un dispositivo que mide la corriente en amperios (A).

Hoy, nos centraremos en dos preguntas: cómo podemos cambiar la magnitud de la corriente inducida y cómo podemos cambiar la dirección de la corriente inducida. Antes de comenzar, piense en algunos factores que podrían afectar a cada uno y haga una predicción.

Materiales

• 1 rollo de tubo de papel higiénico
• 3 carretes de alambre de cobre fino
• Imán grande (cuanto más fuerte sea el imán, mejor será la inducción. Los mejores imanes son los de neodimio, que se pueden comprar en proveedores científicos en línea).
• Amperímetro

Hay muchos tipos diferentes de amperímetros, pero este es un ejemplo de amperímetro digital.

• 2 pinzas de cocodrilo
• Tabla de datos como esta:

Pasos

1. Primero, envuelva cuidadosamente su alambre de cobre alrededor del rollo de papel higiénico. Las bobinas deben estar cuidadosamente empaquetadas una contra la otra. Deje al menos 3 pulgadas de cable libre en ambos extremos para que pueda conectarlo a su amperímetro.

2. Luego, use las pinzas de cocodrilo para sujetar el amperímetro al cable. Su amperímetro puede tener más de un ajuste. Consulte su manual para saber cómo configurarlo correctamente antes de comenzar su experimento.

Las pinzas de cocodrilo pueden conectar partes de un circuito

3. Ahora es el momento de generar la corriente. Mueva su imán dentro y fuera del tubo. Registre la corriente en el amperímetro tanto cuando inserte el imán como cuando lo saque. Es posible que deba intentar esto varias veces para obtener una medición precisa.

Configuración del experimento

4. Repita el paso 1-3 con el número diferente de bobinas

Solución de problemas

Asegúrese de tener alambre de cobre específicamente. El cobre es un excelente conductor, lo que significa que fácilmente libera electrones para generar corriente. Otros metales no funcionarán tan bien. Asegúrese de que su amperímetro esté en la configuración correcta según el manual. El uso de la configuración incorrecta evitará que obtenga una lectura de la corriente. Por último, asegúrese de que sus pinzas de cocodrilo sujeten firmemente el amperímetro al cable. Los huecos en el circuito permitirán que la corriente se escape.

Preguntas de discusión

¿Qué pasó cuando agregaste más bobinas? ¿La corriente se hizo más fuerte o más débil?

¿Cómo afectó el movimiento del imán la dirección de la corriente?

Cómo funciona

El campo magnético generado por el imán hace que los electrones se muevan. Si se dio cuenta, cuando el imán todavía estaba cerca del alambre de cobre, no pasó nada. Es el movimiento del campo magnético lo que hace que los electrones se muevan. Dado que el movimiento del imán impulsa el movimiento de los electrones, la dirección del movimiento también afecta la dirección de los electrones. Es por eso que ve un signo diferente para la corriente según la dirección en que se movió el imán.

Como probablemente haya observado, más bobinas de cable generan más corriente. Si piensa que cada bobina de alambre tiene un número determinado de electrones, entonces más bobinas donarían más electrones al circuito. Cuantos más electrones se mueven, mayor es la corriente.

También puede probar otras variables para su proyecto. ¿Cómo influye el cambio de fuerza del imán en la corriente? ¿Por qué tendría sentido eso? ¿Afecta la velocidad del imán a la corriente? Usando su conocimiento aquí, continúe y amplíe nuestro experimento para ver cómo un campo magnético puede generar corriente.