Experimento faraday

Contexto histórico del descubrimiento del electromagnetismo

Basado en el principio de conservación de la energía, Faraday pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica. En 1831, llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción. Encontró, entre otras cosas, que moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor se generaba una corriente eléctrica y que además esta corriente también aparece al mover el alambre sobre el mismo imán quieto. Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. El mismo Faraday utilizó este principio básico para construir la dínamo (generador eléctrico), logrando por primera vez convertir energía mecánica en eléctrica, y sentando las bases para uno de los más grandes desarrollos tecnológicos y económicos de la historia, con la invención del motor eléctrico y los generadores. La formulación final del electromagnetismo fue realizada por James Maxwell en 1873, en su famoso Tratado sobre electricidad y magnetismo. Su principal contribución fue notar que así como un campo magnético variable crea una corriente eléctrica, algo similar ocurre con un campo eléctrico que cambia en el tiempo, actuando como una fuente extra de campo magnético (corriente de desplazamiento). Maxwell unificó todo el conocimiento adquirido sobre los fenómenos eléctricos y magnéticos, por lo cual el conjunto de las cuatro ecuaciones fundamentales de la teoría lleva su nombre. Si bien Maxwell era muy humilde e insistía en que sólo había formulado matemáticamente las ideas de Faraday, producir las ecuaciones fundamentales no era sólo un trabajo matemático rutinario, ya que requería clarificar y modificar los conceptos básicos del electromagnetismo. La tarea de Maxwell fue ampliamente reconocida por los científicos que lo siguieron, el mismo Einstein lo caracterizaba como la figura más relevante desde la época de Newton.

Marco teórico

Las leyes de Faraday-Henry-Lenz y de Ampère-Maxwell describen las situaciones siguientes: un campo magnético variable implica la presencia de un campo eléctrico y un campo eléctrico variable implica un campo magnético. Estas leyes se aplicarán a los circuitos eléctricos por los que circulan corrientes variables. Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético y son una recopilación de la ley de Faraday-Lenz, las leyes de Gauss y la ley de Ampère. La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. Se define como flujo eléctrico a la cantidad de fluido eléctrico que atraviesa una superficie dada. Análogo al flujo de la mecánica de fluidos, este fluido eléctrico no transporta materia, pero ayuda a analizar la cantidad de campo eléctrico que pasa por una superficie. La ley dice que el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual al cociente entre la carga o la suma de las cargas que hay en el interior de la superficie y la permitividad eléctrica en el vacío. La ley de Gauss (pero para el campo magnético) primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. En otras palabras, se dice que sobre una superficie cerrada, sea cual sea ésta, no seremos capaces de encerrar una fuente o sumidero de campo, esto expresa la inexistencia del monopolo magnético. La ley de Faraday nos habla sobre la inducción electromagnética, la que origina una fuerza electromotriz en un campo magnético. Es habitual llamarla ley de Faraday-Lenz en honor a Heinrich Lenz ya que el signo menos proviene de la Ley de Lenz. También se le llama como ley de Faraday-Henry, debido a que Joseph Henry descubrió esta inducción de manera separada a Faraday pero casi simultáneamente. Lo primero que se debe introducir es la fuerza electromotriz, si tenemos un campo magnético variable con el tiempo, una fuerza electromotriz es inducida en cualquier circuito eléctrico; y esta fuerza es igual a menos la derivada temporal del flujo magnético.

Finalmente, Ampère formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampère nos dice que la circulación en un campo magnético a lo largo de una curva cerrada C es igual a la densidad de corriente sobre la superficie encerrada en la curva C, pero cuando esta relación se la considera con campos que sí varían a través del tiempo llega a cálculos erróneos, como el de violar la conservación de la carga. Maxwell corrigió esta ecuación para lograr adaptarla a campos no estacionarios y posteriormente pudo ser comprobada experimentalmente.

Objetivo

En este informe, nuestro objetivo es redescubrir, observar y, finalmente, analizar los conceptos básicos del electromagnetismo.

Hipotesis:

  El campo magnético variable generaría un campo eléctrico. El imán funcionaría como una fuente de voltaje variable.

Materiales: concetores, cocodirlos, bobina de autoinduccion, galvanometro, iman

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