8/22/2019 Practica 11 v3.1

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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE FSICALABORATORIO DE FSICA C

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PRCTICA #11PRODUCCIN DE CAMPOS MAGNTICOS

Objetivos

Observar la interaccin entre campos magnticos.Fundamento terico

En 1819, durante una demostracin Hans Oersted encontr que una corriente elctrica en

un alambre desviaba la aguja de una brjula prxima al mismo. Esta el punto de partida

para unificar los conceptos del ahora conocido como electromagnetismo.

En la figura 11.1(a) se observa que al ubicar un grupo de brjulas alrededor de un alambre

conductor, estas apuntan al norte geogrfico en ausencia de corriente. En cambio, cuando se

tiene una corriente en el alambre estas se alinearan en una trayectoria circular apuntando

tangencialmente en dicha circunferencia como se puede observar en (b).

Figura 11. 1

Esta experiencia muestra que existe un campo magntico cercano que altera las brjulas, de

tal manera que siguen la direccin de dicho campo magntico .Se puede determinar la orientacin del campo magntico mediante la regla de la mano

derecha, mostrada en la figura 11.2:

Figura 11. 2: regla de la mano derecha

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Por simetra, los puntos equidistantes al alambre dentro de la trayectoria circular tendrn

igual magnitud de campo magntico . Si se modificara la corriente o la distancia respecto

al alambre la magnitud de se vera afectada proporcionalmente a la corriente e

inversamente proporcional a la distancia. Por tanto, la magnitud de un campo a una

distancia r alrededor de un conductor por el que pasa una corriente I se expresa de la forma:

||

Donde es la constante de permeabilidad de espacio libre ( [ ]. Estaexpresin fue trabajada por el cientfico francs Andr-Marie Ampre para los conductores

que producan campos magnticos alrededor de estos. Es por eso que la ecuacin

anteriormente presentada se conoce como Ley de Ampre.Adems, si se dobla un alambre recto y largo en forma de lazos o espiras circulares muy

prximos entre s, se forma un solenoide, tambin conocido como electroimn mostrado en

la figura 11.3. Al estar unidas, las espiras renen sus campos magnticos que lograran

individualmente formando un campo magntico con sus respectivos polos Norte y Sur.

Figura 11. 3: Campo en el solenoide

Las lneas de campo dentro de un solenoide son casi paralelas y muy unidas, por tanto laintensidad es mayor respecto a las lneas de campo fuera de este, ya que se dispersan en su

trayectoria desde el polo norte hacia el polo sur. Podemos extender la regla de la manoderecha para los solenoides, la cual es mostrada en la figura 11.4.

Figura 11. 4: Regla de la mano derecha para un solenoide

En la regla de la mano derecha para el solenoide, el pulgar apuntara en direccin y sentidodel campo magntico resultante por la induccin, mientras los dems dedos debern seguir

el sentido de la corriente a travs de las espiras.

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La expresin para determinar la magnitud de un campo magntico producido por unsolenoide de N espiras conjuntas y longitud L por el cual atraviesa una corriente I, esta

descrito como:

| |

Procedimiento

1. Experimento de Oersteda. Arme el circuito mostrado en la figura 11.5, de tal manera que la brjula quede en el

centro de la espira en reposo.

Figura 11. 5

b. Cierre el switch, vare el voltaje en la fuente y haga las observacionescorrespondientes.

c. Abra el switch.d. Cambie la polaridad de la fuente, cierre el switch. Realice las observaciones

respectivas.

2. Fuerza magntica sobre un conductor con corriente dentro de un campomagntico constante.a. Coloque un alambre de manera templada entre las pinzas aislantes de tal manera

que pase justo por la mitad del imn de alnico.

b. Conecte los extremos a la fuente. Use un switch para conectar el alambre.c. Identifique el sentido de la corriente que atravesar el cable.d. Cierre el switch y realice las observaciones respectivas.e. Cambie la polaridad de la fuente. Cierre el switch y realice las observaciones

respectivas.

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3. Lneas de campo magntico en una bobina o solenoide.a. Realice el circuito mostrado en la figura 11.6

Figura 11. 6

b.

Coloque una lmina de acetato sobre la bobina.c. Esparza las limaduras de hierro sobre el acetato de tal manera que quede una finacapa sobre este.

d. Cierre el switch S y realice las observaciones respectivas.e. Abra el switch S y acerque una aguja de brjula a la bobina. Cierre el switch y

realice las observaciones requeridas.f. Con el switch abierto, ingrese el ncleo de ferrita en la bobina.g. Cierre el switch S y coloque el acetato con limaduras de hierro sobre la bobina.

Complete las actividades del reporte de la prctica.

Materiales Brjula de bolsillo Fuente de voltaje DC Cables de conexin Interruptores Bobinas Ncleo en forma de U Imn permanente de alnico Limaduras de hierro Papel acetato

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Banco de Preguntas:

1. Una varilla de cobre delgada de 10 [cm] de largo tiene una masa de 75 [g].Determine la magnitud y sentido de la corriente a travs de esta para que se

mantenga levitando en un campo magntico uniforme de magnitud 0,1 [T] que se

encuentra saliendo de la pgina.2. Si una carga elctrica se desplaza en lnea recta dentro de una regin del espacio,

se puede asegurar que el campo magntico en esta zona es cero? Explique su

respuesta.

3. Consulte por que se forman las auroras en los polos terrestres4. Explique en qu condiciones dentro del experimento de Oersted la brjula no girara

en un circuito alimentado.

5. Ciertos electricistas llevan una brjula para detectar los cableados caseros. Expliquebajo que concepto fsico esta prctica es correcta.

6. Es posible que un campo magntico pueda poner en movimiento un electrn enreposo? Explique su respuesta

7. Si se colocara una diferencia de potencial entre los extremos de un resorte, cuyasvueltas tienen espaciamiento relativamente grande, se expande o se contrae el

resorte? Explique su respuesta.

8. Se tienen 2 alambres perpendiculares entre s e iguales en longitud, por los cualespasan corrientes iguales con sentido positivo en cada una de ellas segn un eje

cartesiano. Determine:

a. Los cuadrantes en el cual ambos campos se juntenb. Los cuadrantes en el cual ambos se separanc. La direccin de campo magntico en cada cuadrante.

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REPORTE DE PRCTICA

PRODUCCION DE CAMPOS MAGNTICOS

Nombre: Prueba de entrada:

Paralelo: Fecha: Actuacin:

Reporte de prctica:

Prueba de Salida:

TOTAL:

1. Experimento de Oersteda. Antes de cerrar el switch cul era la orientacin de la aguja?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. Explique por qu gira la aguja cuando hay corriente en el conductor_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. Realice un dibujo de la orientacin del campo magntico al energizar elcircuito antes y despus de cambiar la polaridad de la fuente. Ademsespecifique si el giro de la aguja fue horario o anti horario.

Polaridad en figura 11.5 Polaridad invertida

Sentido de giro de laaguja:

Sentido de giro de laaguja:

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2. Fuerza magntica sobre un conductor con corriente dentro de un campomagntico constante.

a. Explique lo sucedido al cerrar el switch______________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________b. Explique lo sucedido al cambiar la polaridad de la fuente__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________c. Realice un dibujo especificando la direccin del campo magntico, corriente y

fuerza magntica en ambas configuraciones.

3. Lneas de campo magntico en una bobina o solenoide.a. Realice un dibujo de las lneas de campo magntico formadas por la bobina

Sin ncleo Con ncleo

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b. En qu partes de la bobina hay una mayor concentracin de lneas decampo? Explique por qu sucede esto.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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CONCLUSIONES_________________________________________________________________________

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RECOMENDACIONES_________________________________________________________________________

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