Preparation of Papers to be Submitted to
Laboratorio Prctica 2-ElectromagnetismoMara Fernanda Rodrguez
Snchez, Cdigo: 1018433001, [email protected]
Cortes B, Cdigo: 14254533, [email protected] Armando
Vicioso Prez, Cdigo: 80851283, [email protected].
AbstractAn electrical circuit is formed by any set of elements
through which electric charge can flow. There is as a set of
electrical devices (for example sources, resistors, inductors,
capacities, transformers, transistors, etc.). Interconnected.
Resumen
En este informe exponemos los datos tomados y clculos
desarrollados en la prctica No.2 de la segunda sesin de laboratorio
denominada Principios de electromagnetismo. Solucionaremos las
preguntas propuestas en la gua, analizaremos los efectos que
producen cada uno de los experimentos.
1. Introduccin
Este informe se basa en los conocimientos previos sobre la
lectura realizada en el mdulo -Unidad 2, utilizando los diferentes
materiales como Imn, Bobina, Ferrita, Brjula, Alambre y Fuente se
observaran y profundizaran los conceptos que a continuacin se
mencionan para ayuda y mejor entendimiento de la prctica.
Magnetismo: Existe en la naturaleza un mineral llamadomagnetitao
piedra imn que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto,
el nquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad
recibe el nombre demagnetismo.Campo Magntico: Se denominaa la regin
del espacio en la que se manifiesta la accin de un imn.
La Brjula: La brjula seala alnorte magnticode la tierra, queno
coincidecon elnorte geogrfico, los polos opuestos se atraen y los
similares se repelen.
Electroimn: El campo magntico creado por un solenoide se
incrementa al elevar la intensidad de la corriente, al aumentar el
nmero de espiras y al introducir un trozo de hierro en el interior
de la bobina.
PROCEDIMIENTO
Experimento A. Campo magntico alrededor de un alambre recto y
largo.
1. Coloque el cartn en el borde de una mesa de laboratorio.
Atraviselo con el cable de manera que pase perpendicularmente por
un agujero en el centro del cartn, como muestra la figura. Ponga el
soporte de tal forma que el alambre pueda enrollarse en las pinzas
y baje por el soporte hasta el ampermetro, despus conctelo a la
terminal positiva de la fuente de poder. La parte del alambre que
se encuentra debajo del cartn debe continuar verticalmente por lo
menos 10cm (0.1m) antes de prolongarse por la mesa hasta la
terminal negativa de la fuente de poder. Verifique la polaridad
apropiada de la fuente de poder y del ampermetro cuando conecte los
alambres.
Figura 1. Circuito 1.
2. Active la fuente de poder y genere una corriente de 200mA
(0.2A). Coloque la brjula al lado del alambre. Debe tenerse mucho
cuidado con esta experiencia puesto que el alambre puede
recalentarse si se deja la corriente circulando por mucho rato.
Desplace la brjula lentamente alrededor del alambre para trazar el
campo magntico. Registre sus observaciones y haga un dibujo del
campo magntico generado alrededor del alambre.
Respuesta: Notamos que la corriente elctrica manifiesta un campo
magntico, y por medio de la brjula se verifica el campo magntico
del alambre por el que circula la corriente en este caso se mueve
en sentido de las manecillas del reloj. Con la polaridad directa de
la fuente el dibujo del campo magntico es el siguiente:
Figura2. Direccin Campo Magntico.
3. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la
corriente circule en direccin opuesta. Accione la fuente de poder y
dibuje ahora la direccin del campo magntico alrededor del alambre,
empleando la brjula. Registra tus observaciones y has un dibujo del
campo magntico alrededor del alambre.
Respuesta: Ahora, invirtiendo la polaridad de la fuente en la
brjula se nota que cambia el sentido a anti-horario.
Figura3. Direccin Campo Magntico.
Experimento B. Intensidad del campo magntico.
1. Coloque sobre el cartn atravesado por el alambre un pedazo de
papel que tenga una abertura y un agujero. Distribuya
aleatoriamente algunas limaduras de hierro sobre el papel y
alrededor del alambre y active la fuente de poder para que genere
una corriente elctrica de 150 mA miliamperios
2. Golpear suavemente el papel varias veces e interrumpa la
corriente. Describa en lenguaje sencillo lo que est observando.
Respuesta: Al encender la fuente y generar la corriente que
circula por el alambre, se observa como atrae la ferrita (limadura
de hierro).
3. Golpear ahora el papel con la intencin formativa de
desarreglar las limaduras. Active la fuente y genere 100 mA.
Golpear el papel y anote observaciones.
Respuesta: Al disminuir el valor de la corriente se observa que
la atraccin de la limadura no es tan notoria como en el ejercicio
anterior.
Experimento C. El Campo magntico generado por una bobina.
1. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar cortos
elctricos entre espiras) y enrllelo cuidadosamente alrededor de un
ncleo (un pedazo de varilla de hierro o de acero) y pele
intencionalmente las puntas del dispositivo (acabas de realizar una
bobina conocida como un solenoide).
2. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de
poder. Genere una corriente de 100mA (se puede colocar una
resistencia de proteccin entre la fuente y la bobina para evitar
calentamientos o cortos elctricos.
3. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados
aleatoriamente y analice cuntos son capturados por el dispositivo.
Apaga la fuente y anota tus observaciones. Actvale nuevamente y
describe lo que percibes; ests experimentando con un electroimn
(consulta sobre este trmino).Respuesta: Al suministrar corriente
elctrica a la bobina se genera un campo magntico que hace que se
atraigan los clips, se nota en la imagen que solo los ms cercanos
son los que cumplen esta funcin, dada la intensidad de la
corriente. Al apagarse la fuente la corriente deja de circular y
por lo tanto ya no genera magnetismo.
4. Quita intencionalmente el ncleo (la barrita donde enrollaste
el alambre) y repite la experiencia anterior. Trata de sacar
interesantes conclusiones.
Respuesta: Al retirarse el ncleo deja de ser electroimn, genera
un campo magntico pero con menor intensidad que en el anterior
ejercicio.
5. Trata de determinar la polaridad del electroimn generando una
corriente en la fuente de poder y pasando una brjula varias veces
por la bobina.
Respuesta: Al mover la brjula cerca por la bobina se nota que se
mueve al lado contrario de las manecillas del reloj, es decir de
izquierda a derecha.
ANLISIS
1. Qu relacin encuentras entre la corriente que transporta un
conductor y el campo magntico que se genera a su alrededor?Notamos
que la corriente suministrada es proporcional al campo magntico que
genera, as pues al momento de incrementar la corriente de la
fuente, el campo que se generaba era ms notorio.
2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y
aplicarla y realizar el estudio de la corriente elctrica que pasa
por un alambre recto para generar un campo magntico.
Una corriente rectilnea crea a su alrededor un campo magntico
cuya intensidad se incrementa al aumentar la intensidad de la
corriente elctrica y disminuye al aumentar la distancia con
respecto al conductor.
Figura4. Regla de la mano derecha.
Luego se origina la aparicin de un campo magntico tal a su
alrededor, que puede desviar la aguja de una brjula.
Figura5. Regla de la mano derecha.
3. Qu efecto magntico tiene el cambiar la intensidad de la
corriente elctrica que pasa por un conductor elctrico?
El campo magntico generado alrededor del conductor en nuestro
caso el alambre, cambia en relacin a que su intensidad depende de
que cantidad de corriente se le suministra, su aumenta est el campo
magntico tambin.
Figura5. Campo Magntico.
4. Qu factores determinan la capacidad de un electroimn? Qu tan
determinante es la naturaleza de su ncleo?
La cantidad de espiras que tenga el cable determina que tan
fuerte ser el campo magntico que generara. Y as mismo la intensidad
de la corriente que le suministre y que circula por el electroimn
determinara que el campo magntico tendr mayor fuerza.
Si se introduce un ncleo de hierro dentro del solenoide, la
fuerza magntica del solenoide se transmitir a travs de l,
transformndolo en un imn mientras est pasando la corriente
elctrica. Cuando se interrumpe la corriente desaparece la imantacin
aunque el ncleo permanezca levemente imantado.
5. Los imanes de barra son muy conocidos y fciles de adquirir
comercialmente.Encuentre relaciones y diferencias entre un
electroimn y un imn de barra.
La principal ventaja de un electroimn sobre unimn de barraes que
el campo magntico puede ser rpidamente manipulado en un amplio
rango controlando la cantidad de corriente elctrica. Sin embargo,
se necesita una fuente continua de energa elctrica para mantener el
campo. Esta intensidad puede controlarse cambiando la intensidad de
la corriente que circula o el nmero de espiras de la bobina.El imn
funciona de forma permanente, mientras que el electroimn solo
cuando se le aplica una corriente elctrica.Una relacin que los une
es que los dos tipos pueden tener polaridad.
6. Analizar la forma y la intensidad de los campos magnticos
generados por dos solenoides uno con ncleo de aire y otro con ncleo
de material ferro magntico, cuando sus terminales se conectan a una
fuente de poder.
Al conectar el solenoide sin ncleo (de aire) se produce un campo
magntico de cierta intensidad a su alrededor pero de manera mnima y
no tan notoria, por el contrario al colocarle ncleo a la bobina
(material ferromagntico) las lneas de fuerza magntica se encuentran
notoriamente ms intensificadas ya que se convierte en un
electroimn. Para tener en cuenta al interrumpir el flujo de
corriente es decir apagando la fuente se desaparece el campo
magntico (caracterstica principal de un electroimn).
7. Cuando un conductor elctrico se sumerge en un campo magntico
se genera sobre l una fuerza magntica; consultar efectos y
propiedades. Simultneamente se presenta un torque (torca) sobre el
alambre, consultar efectos, propiedades y aplicaciones cotidianas
de este fenmeno.
En 1831, Michael Faraday observ que un imn generaba una
corriente elctrica en las proximidades de una bobina, siempre que
el imn o la bobina estuvieran en movimiento. La explicacin terica
fue:
-Es necesario un campo magntico variable (imn, bobina o cable en
movimiento) para crear una corriente elctrica en el cable o en la
bobina.
-Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenmeno,
como induccin electromagntica.
- La corriente elctrica inducida existe mientras dure la
variacin del campo magntico.
-La intensidad de la corriente elctrica es tanto mayor cuanto ms
intenso sea el campo magntico y cuanto ms rpido se muevan el imn o
la bobina.
Figura 6. Campo Magntico Bobina.
Condicin para inducir una corriente elctrica:
La corriente elctrica inducida existe mientras dure esta
variacin, y su intensidad es tanto mayor cuanto ms rpida sea dicha
variacin.
Una corriente elctrica crea a su alrededor un campo magntico, y
un campo magntico variable inducido, a su vez, una corriente
elctrica en un circuito.
El sentido de la corriente inducida (Ley de Lenz): La corriente
inducida tiende a oponerse a la causa que la produce.
Creando una corriente I en el sentido indicado en la figura,
porque de esa manera, esta corriente crear un flujo contrario
oponindose al aumento impuesto desde el exterior. Una vez
transcurrido cierto tiempo, la bobina se ha amoldado a las nuevas
condiciones y el flujo que la atraviesa ser el que le impone el
imn. Al amoldarse dejar de crear la corriente indicada, que pasar
de nuevo a ser cero.
Conclusiones
Una bobina con ncleo vaco recibe el nombre de solenoide,
mientras que la bobina con ncleo de hierro se denomina
electroimn.
Los imanes pueden ser naturales o artificiales mientras los
electroimanes siempre son artificiales.
Al cambiar la direccin en la que se cortan las lneas o el
conductor, tambin cambia la direccin de la F.e.m Inducida.
Cuando un conductor corta lneas de fuerza o las lneas de fuerza
cortan un conductor, se induce en el conductor una F.e.m o voltaje.
Para que se induzca una F.e.m, debe haber movimiento relativo entre
el conductor y las lneas de fuerza.
Referencias
[1] Carlos Alberto Jaimes, Fuan Evangelista Gmez Rendn (2013).
Modulo Electromagnetismo. Medellin: Universidad Nacional Abierta y
a Distancia.
