laboratorio 8-2012

II.- FUNDAMENTO TEORICO:

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos

eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por

Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk

Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que

relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales

(corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como

ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones

que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la

posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos

macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento,

usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas,

líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número

muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el

electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es

necesario usar la mecánica cuántica.

U.N.M.S.M. Experiencia Nº8

El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas

fundamentales del universo actualmente conocido.

III.- PROCEDIMIENTO:

Se realizarán diversos experimentos que permitirán sacar

conclusiones concretas sobre el campo magnético.

Informe Laboratorio de Física 2


Imagen tomada justo antes de realizar las experiencias

A continuación los experimentos realizados en el laboratorio:

Experimento: Campo magnético de un conductor:

Con una brújula se verificara el campo magnético de un conductor por el que

circula corriente.

Monte el siguiente arreglo experimental:



Aleje el iman por lo menos 50 cm. De la brújula.

Anote la posición de la aguja magnética, la cual se ve determinada

básicamente por el campo magnético terrestre.

En la animación, pulse el botón STEP2 y complete la ultima conexión

como se indica. De este modo, por el conductor circulara una corriente de

aprox. 1A

Conectar y desconectar el cable solo para apreciar el efecto, no mantener

conectado porque se recalienta las resistencias del circuito.

¿Cómo se comporta la aguja imantada cuando se cierra el circuito

eléctrico Anote lo observado.

RPTA.: Cuando se cierra el circuito la aguja se mueve hacia la dirección

aproximada de las líneas de campo concéntricas al conductor.



La aguja imantada de la brújula justo cuando se cierra el circuito

Experimento: Campo magnético de un conductor 2:

Se averiguara si es mayor el campo magnético de un bucle o de un conductor

si por ambos circula corriente. Se analizara si la polaridad de la corriente

ejerce alguna influencia.



Modifique el arreglo anterior como se muestra a

continuación:

1. Juzgue la intensidad del campo magnético en el interior de un bucle

conductor, si por ambos circula corriente:

a. En el caso del bucle conductor la deflexión de la aguja es:

RPTA: Mas fuerte



b. El campo magnético del conductor sin bucle es:

RPTA: Mas debil

Momento en que la brújula es puesta para realizar este

experimento

2. Permute los terminales del bucle conductor en la alimentación de corriente. Asi se modifica la polaridad de la corriente.

¿Qué efecto ejerce este cambio sobre el campo magnetico?

RPTA: El campo magnético al interior del bucle conductor se observa que cambia la polaridad.



De igual manera que el anterior experimento NO MANTENER conectado porque se recalienta las resistencias del circuito.

Experimento: Verificacion del Campo magnético de una

bobina:

Las bobinas son conductores eléctricos arrollados y también presentan un

campo magnético.



Con una brújula se analizará una bobina mientras por ella circula una

corriente al igual que cuando no se aplica ninguna corriente. En este caso, se

determinaran ciertas propiedades magnéticas y la forma de las líneas de

campo.


Retire la brújula de su soporte y acerquela lentamente a la bobina.

Observe la orientación de la aguja de la brújula.

Complemente el arreglo experimental. La animación STEP2 muestra la

manera de hacerlo.

Mueva de nuevo la brújula alrededor de la bobina por la que ahora circula

corriente.

Observe la dirección de la corriente.



¿Que se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de

brújula cuando se le coloca en diferentes posiciones alrededor de

la bobina sin corriente?

RPTA.: Podemos afirmar que cuando se coloca en diferentes posiciones

alrededor de la bobina la aguja magnética mantiene la dirección de norte

a sur.



Momento en que la brújula se dispone a colocar según el experimento

inicialmente lo indica.

¿Qué se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de la

brújula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de

la bobina por la que circula corriente ? Anote lo observado.

RPTA.: Cuando colocamos la brújula del experimento en diferentes

posiciones alrededor de la bobina la brújula cambia de orientación cada

vez que se coloca en una nueva posición sobre la bobina.



Se coloca la brújula en posiciones diferentes alrededor de la bobina para

esta parte del experimento

Observe el comportamiento de la aguja de la brújula en diferentes

posiciones con respecto a la bobina por la que circula corriente.

Por favor, ordene las siguientes afirmaciones:

A) ¿L a aguja de la brújula se orienta?

RPTA.: La aguja de la brújula se orienta en sentido paraleo a las líneas de campo magnético.

B) ¿Las líneas de campo describen un arco?

RPTA.: Las líneas de campo describen un arco del polo norte al

polo sur de la bobina



Experimento: Efecto del nucleo de hierro

Con una brújula se analizará una bobina con núcleo de hierro, por la que circula corriente.

Se compararán las propiedades magnéticas de la bobina con y sin núcleo de hierro.




¿Qué puede afirmar acerca del comportamiento de la brújula

frente a una bobina con núcleo de hierro si se realiza una

comparación con lo que sucede cuando el núcleo se encuentra

ausente?

RPTA.: Podemos afirmar que la aguja se desvía mas fuertemente,

porque el campo magnético se refuerza con el núcleo de hierro y las

líneas de campos salen por los polos.

Preciso momento en que se coloca el nucleo de hierro en la bobina



Experimento: Efecto dinámico magnético

Se verificara si una fuerza actúa sobre un imán que se introduce en una bobina.


Introduzca y saque repetidamente el imán del devanado de la

bobina con corriente ¿Qué se siente?

RPTA.:

1. Dependiendo de la polaridad del iman permanente, este es

empujado al interior de la bobina o expelido del mismo.

2. Se siente notoriamente la presencia de fuerzas.

Experimento de Remanencia



Se someterá un nucleo de hierro a la influencia de uin campo magnético y, a

continuación, se verificara su campo magnético residual. Luego se repetirá el

experimento con la polaridad invertida.


Con un marcador o material adhesivo rojo marque un lado del nucleo de

hierro.



Inserte y retire repetidamente el núcleo de hierro del interior de la bobina

por la que circula corriente. El punto rojo se dirige hacia abajo.

Saque el nucleo de hierro y analícelo con una aguja imantada.

a. ¿Conserva el nucleo de hierro propiedades magnéticas

después de que el campo ha actuado sobre el?

RPTA.:

Se verifica que el nucleo de hierro desvia ostensiblemente la aguja

imantada, por tanto posee un campommagnetico.

b. ¿Cuál polo queda en el extremo marcado con el punto rojo?

RPTA.:

El polo sur puesto que el extremo azul de la aguja de la brújula se ve

atraído.

Repita el experimento e introduzca y retire varias veces el núcleo de hierro

del interior de la bobina por la que circula corriente. Esta vez, el punto rojo se

debe dirigir hacia arriba. Retire el núcleo y vuelva a analizarlo con la aguja

magnética.

c. ¿Cuál polo queda ahora en el extremo marcado con el punto

rojo?

RPTA.:

El polo norte puesto que el extremo plateado de la aguja de la brújula se

ve atraído.

Experimento de Induccion 1:



En una bobina sin núcleo se generará una tensión con el movimiento de un

imán permanente..

Dicha tensión se medirá con un voltímetro


Abra el instrumento virtual voltímetro A del menú de instrumentos de

medición o pulse sobre la imagen del instrumento.

Realice los siguientes ajustes:

Rango: 0.5 V, DC

Display análogo

Conmutador giratorio en AV (visualización de valor medio)



Conecte la bobina en un voltímetro. Introduzca y retire varias veces el imán

permanente del devanado de la bobina.

¿Qué se puede observar en el voltímetro? (Anote lo observado)

RPTA.:

Se observa que el voltimetro indica tanto tensión positiva, como negativa,

según el sentido del movimiento.

Cuanto mas rapido sea el movimiento, mayor sera la amplitud de la

tensión.

Montando el experimento según las indicaciones



Introduciendo como indica el experimento en el devanado de la bobina el

iman varias veces con movimientos rapidos



Experimento de Induccion 2:

Se variará el campo magnético sin realizar ningún movimiento, encendiendo

y apagando la corriente en una “bobina de campo”. Se observará la tensión

inducida en una segunda bobina y se medirá esta tensión con un voltímetro.


Abra el instrumento virtual voltímetro y realice los siguientes ajustes:

Rango: 0.5 V, DC

Display análogo

Conmutador giratorio en AV (visualización de valor medio)

Dos bobinas se encuentran arrolladas alrededor del nucleó de hierro. La

bobina 1 está conectada al voltímetro. En la bobina 2 se conecta y desconecta

una corriente.



¿Qué se puede observar en el voltímetro?

RPTA.:

1. Se observa que el voltimetro indica tanto tensión negativa como

positiva, dependiendo del estado de conexión.

2. Ademas la deflexión de l voltimetro es muy breve, a continuacionla

tensión vuelve a caer a cero.



VI.- BIBLIOGRAFIA:

1. ¿Qué es el magnetismo?

González Arias, Arnaldo.

2001,122 Páginas -Rústica 1.635 9,83.

2. Electricidad y magnetismo

Serway, Raymond A.

1999

3. Electricidad y Magnetismo.

Varela, María Paloma.

2000, 219 Páginas

4. INTERNET: Sitios web de electricidad y magnetismo

http://www.gipuzkoa.ehu.es/p210-home/es/

http://www.fsc.ufsc.br/


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