Laboratorio de Fsica IIIExperiencia N8

Electromagnetismo

I. Introduccin:

En esta octava experiencia de laboratorio, mediante diferentes experimentos lograremos entender sobre el campo magntico ya sea en un conductor, en una bobina, tambin una bobina con ncleo de hierro; tambin analizaremos el efecto del ncleo de hierro y tambin un experimento de remanencia; y todo esto lo realizaremos mediante el sistema UniTrain con la ayuda de los instrumentos virtuales.

II. Fundamento Terico:III. Procedimiento Experimental:

Materiales: Procedimiento:

Campo magntico de un conductor 1Montamos el siguiente arreglo experimental y luego con la brjula se verificar el campo magntico del conductor por el que circula corriente:

Entonces respondemos las siguientes preguntas: Cmo se comporta la aguja imantada cuando se cierra el circuito elctrico? Anote lo observado.La aguja se mueve hacia la direccin aproximada de las lneas de campo concntricas al conductor. Qu sucede cuando la aguja de la brjula no se coloca debajo sino por encima del cable por el que circula la corriente? Anote lo observado.La aguja se desplaza claramente hacia la otra direccin.

Campo magntico de un conductor 2Aqu se averiguar si es mayor el campo magntico de un bucle conductor o el de un conductor si por ambos circula corriente. Adems se analizar si la polaridad de la corriente ejerce alguna influencia. Para lo cual montaremos el siguiente arreglo:

A juzgar la intensidad del campo magntico en el interior de un bucle conductor, comparada con la intensidad del campo en un conductor, si por ambos circula la corriente: En el caso del bucle conductor la deflexin de la aguja es: ms fuerte. En el campo magntico del conductor sin bucle es: ms dbil.Permute los terminales del bucle conductor en la alimentacin de corriente. As se modifica la polaridad de la corriente: Qu efecto ejerce este cambio sobre el campo magntico?Cambia de polaridad.

Verificacin del campo magntico de una bobinaCon una brjula se analizar una bobina mientras por ella circula una corriente al igual que cuando no se aplica ninguna corriente. Montamos el siguiente arreglo experimental:

Retiramos la brjula de su soporte y lo acercamos lentamente a la bobina. Luego observamos la orientacin de la aguja de la brjula. Luego: Qu se puede afirmar acerca de la orientacin de la aguja de la brjula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina sin corriente? Anote lo observado.La aguja magntica mantiene la direccin de norte a sur. Qu se puede afirmar acerca de la orientacin de la aguja de la brjula cuando se le coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina por la que circula corriente? Anote lo observado.La aguja cambia de orientacin cada vez que se la coloca en una nueva posicin sobre la bobina.Observamos el comportamiento de la aguja de la brjula en diferentes posiciones con respecto a la bobina por la que circula corriente. Entonces: La aguja de la brjula se orienta?En sentido paralelo a las lneas del campo. Las lneas del campo describen un arco?Del Polo Norte al Polo Sur de la bobina.

Efecto del ncleo de hierroCon una brjula se analizar una bobina con ncleo de hierro, por la que circula corriente, donde montamos el siguiente arreglo experimental:

Qu puede afirmar acerca del comportamiento de la brjula frente a una bobina con ncleo de hierro si se realiza una comparacin con lo que sucede cuando el ncleo se encuentra ausente?La aguja se desva fuertemente, pues el campo magntico se refuerza con el ncleo de hierro y las lneas del campo salen por los Polos.

Efecto dinmico magntico:Aqu se verificar si una fuerza acta sobre un imn que se introduce en una bobina, donde montamos el siguiente arreglo experimental:

Introducimos y sacamos repetidamente el imn del devanado de la bobina con corriente: Qu se siente?Dependiendo de la polaridad del imn permanente, ste es empujado al interior de la bobina o expelido del mismo. Se siente la presencia de fuerzas. Histresis:A continuacin podemos observar algunas imgenes en el ordenador lo cual responderemos lo siguiente: Al pulsar el botn 1 podremos observar la nueva curva de magnetizacin, anotamos lo observado:La intensidad del campo y la densidad del flujo empiezan en cero.La densidad de flujo B crece en una nueva curva.Si la intensidad de campo H asciende, se produce una saturacin de la densidad magntica B. Al pulsar el botn 2 podemos observar lo que ocurre si la intensidad se campo disminuye, anotamos lo observado:Despus de que la intensidad de campo H disminuya a cero, sigue presente un magnetismo residual (remanencia).El material ferromagntico es ahora un imn permanente. Al pulsar el botn 3 podemos observar la manera en que la densidad de flujo B puede llegar a cero, anotamos lo observado:Para hacer desaparecer la densidad del flujo B se necesita la presencia del campo coercitivo Hcoercitivo de sentido inverso. Al pulsar el botn 4 podemos observar el bucle completo de histresis, anotamos lo observado:La oscilacin de la intensidad de campo H conduce a una siempre nueva desmagnetizacin del material ferromagntico.Ya no se llega a la nueva curva, en lugar de ello, el flujo B permanece en el bucle de histresis.

Experimento de remanenciaAqu se someter un ncleo de hierro a la influencia de un campo magntico y, luego se verificar su campo magntico residual. Despus se repetir el experimento con la polaridad invertida; donde montamos el siguiente arreglo experimental:

Conserva el ncleo de hierro propiedades magnticas despus de que el campo ha actuado sobre l? (Mantengamos el imn permanente a suficiente distancia). Anotamos lo observado.El ncleo de hierro desva ostensiblemente la aguja imantada, por tanto, posee un campo magntico. Cul polo queda en el extremo marcado con el punto rojo? Anotamos lo observado.El Polo sur, puesto que el extremo azul de la aguja de la brjula se ve atrado.Repetimos el experimento e introducimos y retiramos varias veces el ncleo de hierro del interior de la bobina por la que circula corriente. Cul polo queda ahora en el extremo marcado con el punto rojo? Anotamos lo observado.El Polo norte, puesto que el extremo plateado de la aguja de la brjula se ve atrado.

Experimento 1 de induccinAqu en una bobina sin ncleo se generar una tensin con el movimiento de un imn permanente; donde montamos el siguiente arreglo experimental:

Conectamos la bobina a un voltmetro. Introducimos y retiramos varias veces el imn permanente del devanado de la bobina. Qu se puede observar en el voltmetro? Anotamos lo observado.El voltmetro indica tanto tensin positiva, como negativa, segn el sentido del movimiento.Cuando ms rpido sea el movimiento, mayor ser la amplitud de la tensin. Experimento 2 de induccinAqu se variar el campo magntico sin realizar ningn movimiento, encendiendo y apagando la corriente en una bobina de campo. Montaremos el siguiente arreglo experimental:

Dos bobinas se encuentran arrolladas alrededor del ncleo de hierro. La bobina 1 est conectada al voltmetro. En la bobina 2 se conecta y desconecta una corriente. Qu se puede observar en el voltmetro? Anotamos lo observado.El voltmetro indica tanto negativa como positiva, dependiendo del estado de conexin.La deflexin del voltmetro es solo muy breve, a continuacin la tensin vuelve a caer a cero.

IV. Resultados:

En los resultados obtenidos durante esta experiencia pudimos demostrar que el campo magntico se logra mediante diferentes objetos tale como la brjula, bobina, etc; tambin demostramos lo que se refiere a la intensidad de campo H y densidad de flujo B; y por ultimo logramos demostrar lo que se refiere a la Ley de la induccin.

V. Conclusiones y Recomendaciones:

Despus de realizada la experiencia N8 se puede concluir que el campo magntico se refuerza con el ncleo de hierro lo cual la aguja de la brjula se desva fuertemente; tambin que en los materiales ferromagnticos no existe una relacin lineal entre la densidad de flujo magntico B y la densidad del campo magntico H.Las recomendaciones que se hara es que antes de realizar los experimentos desalojamos de la mesa de trabajo todo material magntico tales como reloj, anillos, gafas, etc.VI. Cuestionario:

1.-Qu relacin observa Ud. entre la conducta de un solenoide por el que pasa corriente y un imn de barra?

La relacin existente entre la conducta de un solenoide por el que pasa una corriente y un imn de barra es que cuando la corriente que pasa por el solenoide circula en sentido horario el polo norte del imn de barra es atrado, y cuando se invierte el sentido de la corriente, as mismo se invierte el sentido, es decir antihorario, donde el polo sur es atrado, lo que demuestra la ley de Lenz.

2.-Mencione por lo menos dos reglas prcticas para determinar la polaridad de un solenoide que lleva corriente.

Si asumimos que la corriente circula en el sentido de las agujas del reloj se estar frente al polo sur, en caso contrario estaremos frente al polo norte. Por supuesto, es obvio que estamos asumiendo tambin que el observador est mirando de frente al "reloj" y a un polo del solenoide.

3.-Qu efecto produce la insercin de una varilla metlica en el interior de la bobina que lleva corriente? Cmo sera la configuracin de las lneas de fuerza magntica?

La varilla como sabemos lo que hace es concentrar las lneas de induccin magntica. Por consiguiente al concentrar estas lneas tambin las atrae, en el sentido en que circule la corriente, lo que origina que la aguja deflecte tambin en el sentido en que circule dicha corriente. La configuracin de las lneas de fuerza magntica cuando circula la corriente podemos describirla en el siguiente grfico:

4.-Usando la Ley de Lenz indique el sentido de la corriente y la polaridad en el solenoide de la Fig.3, cuando el imn se aleja. Explique.

Haciendo un razonamiento anlogo al caso anterior, se halla que el sentido de la corriente inducida en la espira, para un observador situado en el eje Y, es en el sentido horario.

5.-De la fig. 4 llave cerrada, y con la idea de que el flujo magntico en el secundario aumenta o disminuye a medida que acercamos o alejamos el primario. Anuncie una regla para determinar la polaridad en el inducido.

Como se observa de la figura, cuando se cierra la llave comienza a circular corriente a travs del devanado de la espira del primario, sta luego se induce hacia el secundario, la cual, de acuerdo a la Ley de Lenz (vase pregunta 4), es de sentido opuesto al del primario. Entonces una forma simple de determinar esta polaridad, es aplicando la Ley de Lenz, Esto es, primero, determinamos el polo negativo de la fuente y su conexin con el primario, entonces, cuando se induce la corriente en el secundario, de acuerdo a la Ley de Lenz, podemos saber ya que la corriente inducida en el secundario es de polaridad opuesta a la del primario. Finalmente, con este dato, deducimos que la polaridad en el secundario (es decir, esta polaridad es opuesta a la del primario).

F.I.G.M.G.M. UNMSM1