Laboratorio de la ley de Faraday — imán, bobina y galvanómetro
Un imán de barra, una bobina de hilo de cobre y un galvanómetro con el cero en el centro sobre la misma mesa: el experimento de Faraday en tres pasos. Mete el imán y la aguja se desvía; déjalo quieto dentro de la bobina y la aguja vuelve a cero, aunque el flujo sea ahora máximo; sácalo y la aguja se desvía hacia el otro lado. Después, cuatro comparaciones de un solo clic miden qué determina el tamaño de la desviación.
Cómo usar esta simulación
- Hacer el experimento: el único botón principal reproduce los tres pasos en orden — meter, sostener, sacar.
- Cada botón de paso ejecuta ese paso por separado, y el panel junto a la escena explica qué ocurre ahora y qué observar después.
- Compara dos empujes: cuatro botones ejecutan cada uno un par de pruebas medidas — el doble de rápido, el doble de espiras, el imán invertido y la bobina en movimiento en lugar del imán.
- Arrastra tú mismo el imán o la bobina a lo largo del eje, y toca el interruptor de cuchilla de la mesa para abrir o cerrar el circuito.
- «Ajustar el montaje» incluye la velocidad del empuje, un movimiento continuo de entrada y salida o atravesando la bobina, el número de espiras, la intensidad del imán, la resistencia del circuito y la escala del medidor; «Más medidas» añade gráficas en vivo de Φ y ε y la exportación de datos.
Qué observar
- La aguja solo se mueve mientras algo se mueve: con el imán en reposo dentro de la bobina el flujo es máximo y la corriente es cero.
- Meter y sacar el imán desvían la aguja en sentidos opuestos.
- El extremo de la bobina que mira al imán se convierte en el mismo polo que el polo que se acerca y en el polo opuesto cuando se aleja: la reacción de la ley de Lenz.
- El doble de velocidad o el doble de espiras dan el doble de corriente máxima; invertir el imán da la misma desviación hacia el otro lado.
- Con el interruptor abierto se sigue induciendo una fem, pero no circula corriente.
La física detrás
La ley de Faraday dice que la fem inducida en una bobina es igual al ritmo de cambio del flujo que la atraviesa: ε = −N ΔΦ/Δt. El laboratorio calcula el flujo a través de cada espira por separado, a partir de un imán modelado como una línea de dipolos diminutos, suma las espiras para obtener el enlace de flujo NΦ y lo deriva, así que cada lectura se calcula en lugar de animarse. Un imán en reposo da el flujo máximo y ninguna fem. Duplicar la velocidad del mismo empuje duplica el ritmo de cambio y, con él, la corriente máxima; duplicar las espiras duplica la fem. La ley de Lenz fija el sentido: la corriente inducida siempre se opone al cambio, de modo que un polo N que se acerca encuentra un polo N en la bobina y es repelido, mientras que uno que se aleja es atraído por un polo S. Solo cuenta el movimiento relativo: deslizar la bobina hacia un imán fijo da exactamente la misma desviación.