unidad 7 fisica

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INSTITUTO TECNOLGICO DE ACAPULCO.

MATERIA: Fsica General. PROFESOR: Salvador lvarez Hernndez. TALLER 7: Electromagnetismo. EQUIPO: 4 INTEGRANTES: vila V. ngel lvaro Morales Pineda Daniel Alejandro Tern Manzanares Jos Luis Urrutia Arcos Erick Alejandro Zacapala Nolasco Oscar Eduardo

HORA: 11:00 12:00 hrs.

FECHA: 30/11/11.

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INDICE.

15.- COMO SE DESCUBRIO EL MAGNETISMO..........................................................(3) 16.- QUE ENTIENDE POR MAGNETISMO. .(3) 17.INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO Y SU EXPRESIN MATEMTICA.(4) 18.- QUE ESTUDIOS SE ESTAN REALIZANDO PARA PRODUCIR NUEVOS IMANES QUE TENGAN MAYOR POTENCIA Y PARA QUE SE LES DECEA UTILIZAR.(4) 19.- EN QUE CONSISTE LA TEORIA DE WEBER PARA EXPLICAR POR QUE SE MAGNETIZAN ALGUNAS SUBSTANCIAS.(6) 21.- QUE ENTIENDE POR ELECTROMAGNETISMO........(7) 22.ANTECEDENTES HISTORICOS MS RELEVANTES ELECTROMAGNETISMO...(7) DEL

23.- DIBUJE Y EXPLIQUE COMO ES EL CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR: a) UN CONDUCTOR RECTO, b) UNA ESPIRAL Y c) UN SOLENOIDE.(8) 24.- EN QUE CONSISTIERON LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS POR FARADAY CON UNA BOBINA Y UN IMAN...(10) 25.- Calcular la intensidad de la corriente que deba circular por una bobina de 500 espiras de alambre en el aire, cuyo radio es de 5 cm, para que produzca una induccin magntica en su centro de 7x10-3 T..........................(12) 26.- Calcular la longitud que debe tener un solenoide para que al ser devanado con 600 espiras de alambre sobre un ncleo de hierro, con una permeabilidad relativa de 1.25x104, produzca una induccin magntica de 0.5 T en su centro, sabiendo que una corriente de 10 mili amperes circula por el alambre....................................(12) 27.- Determinar el valor de la corriente que circula por un alambre recto que al ser introducido perpendicularmente a un campo de 0.25 T de induccin magntica con 12 cm de alambre sumergidos reciben una fuerza de 1.6x10-3 N...(13) 28.- Cul es la longitud sumergida en un campo magntico de 0.28 T de un alambre recto por el que circula una corriente de 3 A, si al formar un ngulo de 37 con las lneas de flujo recibe una fuerza de 6x10-3 N..(13) BIBLIOGRAFIA...(14)

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15.- COMO SE DESCUBRIO EL MAGNETISMO.

Hace mas de dos mil aos en la ciudad de Magnesia en Turqua se descubri una roca negra la cul atraa al hierro, al cul lo nombraron magnetita o piedra imn .Y a la fuerza de atraccin se le conoce como magnetismo, y al objeto que ejerce una fuerza magntica se le llama imn. A las regiones donde se concentra la fuerza del imn se llaman polos magnticos. Ms adelante se descubri la brjula al colgar en un trozo de hilo y delgado de la roca negra de magnesia siempre daba vueltas y se desva apuntando al polo norte un extremo y el otro al polo sur. William Gilbert (1540-1603) estableci la ley de la fuerza magntica que dice polos magnticos iguales se repelen y polos magnticos se atraen No existen polos aislados, no importa cuantas veces se rompa un imn por la mitad, cada pieza resultante ser un imn con un electrn.

16.- QUE ENTIENDE POR MAGNETISMO.

Se refiere a uno de los fenmenos por medio de los cuales los materiales ejercen fuerzas atractivas o repulsivas sobre otros materiales. El magnetismo forma junto con la fuerza elctrica una de las fuerzas fundamentales de la fsica, el electromagnetismo. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente como el nquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magntico. El magnetismo tambin tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los dos componentes de la radiacin electromagntica, como por ejemplo, la luz. Adems el magnetismo es la propiedad que poseen ciertas sustancias o elementos de atraer o adherirse a otras sustancias, como el hierro, acero y otros metales. Todo elemento que posee magnetismo propio es llamado IMAN.

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17.- INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO Y SU EXPRESIN MATEMTICA.

La intensidad del campo magntico nos indica lo intenso que es el campo magntico. La intensidad de campo en una bobina depende de la fuerza magneto motriz (NI). Ahora bien, cuanto ms larga sea la bobina, ms se dispersan las lneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo ms dbil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magneto motriz constante, la intensidad de campo (H) es inversamente proporcional a la longitud media de las lneas de campo. Para visualizar el campo magntico, Michael Faraday (1791-1867) esparci limaduras de hierro sobre un papel colocado encima de un imn. Observ que las limaduras se situaban en lneas cerradas; es decir, lneas que parten de un polo del imn y que llegan al otro polo. Adems, las lneas no se cortan. Estas lneas se llaman lneas de campo y, por convenio, se dice que salen del polo norte y entran en el polo sur. No existe una expresin matemtica sencilla que sirva para determinar el campo magntico en las inmediaciones de un imn, pero podemos decir que:

El campo magntico se reduce a medida que nos alejamos del imn. El campo magntico depende del medio en el que situemos al imn.

18.- QUE ESTUDIOS SE ESTAN REALIZANDO PARA PRODUCIR NUEVOS IMANES QUE TENGAN MAYOR POTENCIA Y PARA QUE SE LES DECEA UTILIZAR.

Un nuevo imn servir para hacer memorias y pantallas El Peridico Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMABCSIC), de la Universidad Autnoma de Barcelona, de la Institucin Catalana de Recerca i Estudios Avances (ICREA) y de la Universidad de Zaragoza han creado un nuevo imn transparente y ligero que puede tener aplicaciones tecnolgicas, entre ellas la creacin de memorias magnticas o pantallas planas.

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Estos nuevos imanes han sido elaborados con dos elementos: por un lado un slido muy ligero y poroso (formado en un 99% de aire) llamado aerogel, en este caso de silicio; y por el otro, partculas magnticas muy finas de un compuesto. "Lo ms novedoso es que es ultraligero. Por eso a corto plazo ser til para reducir el peso de dispositivos electrnicos que tengan imanes, como los porttiles o los mviles", explica Josep Nogus, investigador ICREA. "Ms a largo plazo s podr usarse en pantallas y memorias pticas", aade Nogus. Los aerogeles magnticos no son nuevos, pero los que se haban probado eran poco aptos para almacenar datos. El nuevo mantiene de forma fuerte la orientacin del campo magntico, como un imn tradicional, por lo que puede usarse en dispositivos de memoria. Otra de las principales caractersticas de estos imanes es que el material pasa de transparente a opaco en funcin de cmo se observa, hecho por el que puede ser til en pantallas planas.

La atraccin de los nuevos imanes. Los imanes de gran potencia mejoraran las prestaciones de los coches elctricos y de otras tecnologas verdes. En Estados Unidos se ha invertido una gran cantidad de fondos procedentes del Departamento de Energa, al que pertenece la Agencia de Proyectos de Investigacin Avanzada sobre la Energa (ARPA-E), fundada en 2009 con el objetivo de implantar en el mercado tecnologas de alto riesgo con potencial transformador. La ARPA-E ha destinado ms de 4,5 millones de euros para investigar en imanes de nueva generacin, lo que ha supuesto una inyeccin para la investigacin en el campo. Segn George Hadjipanayis, fsico de la Universidad of Delaware en Newark (EE. UU.), responsable de un consorcio de la ARPA-E. Los imanes permanentes obtienen su poder de atraccin de las rbitas y del momento angular (espn) de los electrones desapareados, que tienden a alinearse con un campo magntico externo y permanecer as hasta que dicho campo desaparece. Los imanes se clasifican segn su producto de energa, medido en kilojulios por metro cbico (kJm3), una combinacin de dos factores: en qu medida responden a un cierto campo magntico aplicado (su magnetizacin o imantacin) y cmo resisten la desmagnetizacin o desimantacin. Ambas propiedades no siempre van de la mano. La aleacin de hierrocobalto posee la mayor capacidad de magnetizacin conocida, pero su producto de energa es prcticamente cero porque se desmagnetiza fcilmente. Esto se debe a su estructura cristalina simtrica en forma de cubo, con electrones cuyo espn puede apuntar en cualquier direccin, de forma que su alineacin se puede romper como consecuencia de un golpe o de un campo magntico cercano.

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Espines alineados

Los materiales magnticos ms nuevos poseen una compleja estructura cristalina que ayuda a que los espines se mantengan alineados. En la dcada de los cincuenta, el mejor de dichos imanes, fabricado mediante una aleacin de hierro, aluminio, nquel y cobalto, y denominado Alnico, alcanz un producto de energa de 40 kJm3 (vase la figura Progreso estancado). En los sesenta lleg la primera generacin de imanes fabricados con tierras raras, compuestos por samario y cobalto, con los que se alcanz un producto de energa de 250 kJm3. Dos dcadas ms tarde, los investigadores disearon imanes de neodimio-hierro-boro (NdFeB), que poseen el rcord, con 470 kJm3. Cuando los imanes deben funcionar a altas temperaturas como, por ejemplo, en el motor de un coche, la mezcla se completa con una la tierra rara denominada disprosio. El objetivo de los investigadores de crear imanes nano compuestos de nueva generacin es, en opinin de la mayora, muy complicado. S que esta lnea de trabajo es cada vez ms popular en Estados Unidos, pero creo que su meta es demasiado ambiciosa, afirm Kazuhiro Hono, investigador del Instituto Nacional de Ciencias Materiales en Tsukuba (Japn). Givord se mostr de acuerdo. En sus palabras, se trata de un desafo extraordinario. Segn l, son ms realistas los intentos de modificar las microestructuras de los imanes actuales para hacerlos un poco ms potentes y econmicos. En Japn, el trabajo en esta lnea ha ayudado a reducir la demanda de disprosio. Sin embargo, Hatch, que trabaja en este campo desde hace casi dos dcadas, cree que merece la pena apostar por los imanes de nueva generacin. S, se trata de un proyecto ambicioso, pero se es precisamente el motivo por el que debemos aceptar el reto

19.- EN QUE CONSISTE LA TEORIA DE WEBER PARA EXPLICAR POR QUE SE MAGNETIZAN ALGUNAS SUBSTANCIAS.Nuestro globo terrestre se comporta como un enorme imn que produce un campo magntico cuyos polos no coincide con los polos geogrficos. Fue como ya sealamos en ingles William quine lo demostr con sus experimentos. Para ello puli un pedazo de roca magnetita a fin de ser una esfera y con la ayuda de una brjula colocado en diferentes puntos de sesta, comprob que un extremo de la brjula siempre apuntaba hacia el polo norte de la esfera tal como apunto hacia el polo norte de la tierra. Existen varias teoras para explicar la causa del magnetismo terrestre. Uno de ellos seala lo sig. La tierra tiene una gran cantidad de depsitos de minerales de hierro los cuales de tiempo remotos se magnetizaron en forma gradual y prcticamente con la misma orientacin y por ello actan como un enorme imn. Otra teora explica que el magnetismo terrestre se debe a las corrientes elctricas que circulan alrededor de la tierra

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21.- QUE ENTIENDE POR ELECTROMAGNETISMO.

El electromagnetismo es una rama de la fsica que estudia y unifica los fenmenos elctricos y magnticos en una sola teora, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulacin consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo elctrico, el campo magntico y sus respectivas fuentes materiales (corriente elctrica, polarizacin elctrica y polarizacin magntica), conocidas como ecuaciones de Maxwell. El electromagnetismo es una teora de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes fsicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posicin en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenmenos fsicos macroscpicos en los cuales intervienen cargas elctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos elctricos y magnticos y sus efectos sobre las sustancias slidas, lquidas y gaseosas. Por ser una teora macroscpica, es decir, aplicable slo a un nmero muy grande de partculas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de stas, el electromagnetismo no describe los fenmenos atmicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecnica cuntica. El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas funda

22.- ANTECEDENTES HISTORICOS MS RELEVANTES DEL ELECTROMAGNETISMO.

El electromagnetismo fue descubierto de forma accidental en 1821 por el fsico dans Hans Christian Oersted. El magnetismo hall aplicacin desde el siglo XIX. El telfono y el telgrafo alrededor de 1880 eran aparatos activados por bateras y, basados en el descubrimiento de Oersted, las grandes aplicaciones a la ingeniera de la induccin electromagntica son el motor elctrico y el dnamo. El mismo Henry, codescubridor de la induccin electromagntica, haba construido un motor en 1831 y diseado juguetes primitivos. Edison invent un generador bipolar en 1878, un ao antes de inventar el filamento de luz elctrico. El hecho de que hubiera un generador de potencia hizo que el uso de luz elctrica se difundiera rpidamente. Con el experimento de Hertz se sentaron las bases para la transmisin inalmbrica de ondas de radio. De la misma forma, aparatos como la radio y la televisin utilizan muchos de los conocimientos que sobre electromagnetismo se generaron en las primeras decenas del siglo XX.

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Hoy en da, existe un tren capaz de viajar a una velocidad de 518 km/h utilizando la levitacin magntica, uno de los principios del magnetismo (la repulsin entre polos iguales). La levitacin permite que el tren se suspenda en aire, evitando de esta manera la friccin con los rieles. Este aspecto del magnetismo despert mi inters. La mayor parte de los estudiantes, apenas tiene algunas ideas acerca del campo magntico, a pesar de figurar en los planes de estudio del secundario. A las dificultades del concepto de campo, se aade las pocas experiencias relevantes que hacen en electricidad y magnetismo. Entonces deba buscar la forma de reproducir ste fenmeno de una manera sencilla y a su vez didctica.

23.- DIBUJE Y EXPLIQUE COMO ES EL CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR: a) UN CONDUCTOR RECTO, b) UNA ESPIRAL Y c) UN SOLENOIDE.

a).-

Las lneas de fuerza del campo magntico creado por un conductor rectilneo son circunferencias concntricas y perpendiculares al conductor elctrico. Para saber la direccin que llevan dichas lneas de fuerza nos ayudaremos con la regla de la mano derecha. Para aplicar dicha regla, realizaremos el siguiente proceso. Tomamos el hilo conductor con la mano derecha colocando el dedo pulgar extendido a lo largo del hilo en el sentido de la corriente. Los otros dedos de la mano indican el sentido de las lneas de fuerza del campo magntico creado.

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b).A esto lo denominamos electroimn. Normalmente a estos electroimanes se les incorpora un ncleo de metal ferroso a fin de concentrar las lneas de fuerza generadas por el electroimn.

c)

Si, en lugar de disponer de una sola espira, colocamos el hilo conductor en forma enrollada, obtendremos un solenoide o bobina. En este caso, el campo magntico creado por la corriente al pasar a travs de la bobina ser mucho mayor, puesto que el campo magntico final ser la suma de campos creados por cada una de las espiras. As pues, en una bobina, el campo magntico ser ms intenso cuanto mayor sea la intensidad de corriente que circule por ella y el nmero de espiras que contenga la bobina. De esta forma, una bobina, por la que circule una corriente elctrica equivaldra a un imn de barra. El sentido de las lneas de fuerza se determina a partir de cualquiera de sus espiras.

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24.- EN QUE CONSISTIERON LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS POR FARADAY CON UNA BOBINA Y UN IMAN.

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CONFIGURACION DEL ESPECTRO MAGNETICO PRODUCIDO CUANDO: a) SE ACERCAN 2 IMANES DE BARRA POR SUS POLOS DEL MISMO DEL MISMO NOMBRE, b) SE TIENE UN SOLO IMAN EN FORMA DE BARRA Y c) SE TRATA DE UN IMAN EN FORMA DE HERRADURA.

a).-

b).-

c). -

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25.- Calcular la intensidad de la corriente que deba circular por una bobina de 500 espiras de alambre en el aire, cuyo radio es de 5 cm, para que produzca una induccin magntica en su centro de 7x10-3 T. Datos N=500 r=5 cm=0.05m B=0.007 T = 0=4pix10-7 Tm/A I=? Formula Desarrollo I= 2 x 0.05m x 0.007 T 500 x 4pix10-7 Tm/A Resultado 1.11 A

26.- Calcular la longitud que debe tener un solenoide para que al ser devanado con 600 espiras de alambre sobre un ncleo de hierro, con una permeabilidad relativa de 1.25x104, produzca una induccin magntica de 0.5 T en su centro, sabiendo que una corriente de 10 mili amperes circula por el alambre. Datos L=? B=0.05 T -7 0=4pix10 Tm/A r=1.25x104 N=600 I=10x10-3 A Formula Desarrollo =0r = (0.00000126 X 12500) = 01575 Tm/A L= 600 x 0.1575 Tm/A x 0.01 A 0.5 T

Resultado 0.189 m o 19 cm

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27.- Determinar el valor de la corriente que circula por un alambre recto que al ser introducido perpendicularmente a un campo de 0.25 T de induccin magntica con 12 cm de alambre sumergidos reciben una fuerza de 1.6x10-3 N. Datos B= .25 T L= 12 cm = .12 m F= 1.6x10-3 N I=? Resultado 5.3x10-3 A Formula Desarrollo

28.- Cul es la longitud sumergida en un campo magntico de 0.28 T de un alambre recto por el que circula una corriente de 3 A, si al formar un ngulo de 37 con las lneas de flujo recibe una fuerza de 6x10-3 N. Datos B= .28 T L=? F= 6x10-3 N I=3 A = 37 Resultado 1.2x10-2 m Formula Desarrollo

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BIBLIOGRAFIA.

http://html.rincondelvago.com/campo-magnetico-e-imanes.html http://www.itistmo.edu.mx/Dr_Isidro_Toledo_Castillo/html_apuntes/capitulo_3/capitulo% 20III.htm http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisicaii/magnetismo.cfm http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo http://pr.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/electricidad-magnetismo/campomagnetico.html?x=20070924klpcnafyq_334.Kes http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Electromagnetismo/Historia_del_electromagn etismo/Desarrollo_hist%C3%B3rico_del_magnetismo http://www.experimentosnuevos.com/2011/03/faraday-induccion-electromagneticaexperimentos-de-fisica/

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