Conductores Magneticos

 

 

 

MARCO TEÓRICO Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo. Para el desarrollo de la práctica se implementará un circuito en serie compuesto por: fuente de tensión, amperímetro, reóstato, vástagos verticales, de tal forma que se estudie la interacción de un imán con el campo magnético que genera un conductor rígido Como conclusión se realizará la comprobación comprobación de la ley de de Ampere de la Mano derecha de forma forma práctica, además analizar la polaridad magnética en una espira y la concentración de campo magnético en 1 espira como en una bobina.

1.1.  OBJETIVOS:   Comprobar experimentalmente que una corriente que circula por un conductor eléctrico

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 produce un campo magnético. magnético.

  Establecer la relación que existe entre el campo magnético y la corriente eléctrica.   Medir la fuerza magnética producida por el campo magnético sobre un conductor

•

•

rectilíneo por el cual circula una corriente eléctrica.

1.2.  FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 1.2.1. CONCEPTOS  MAGNETISMO Ciertas sustancias, como el mineral llamado magnetita (este término proviene de Magnesia, una antigua ciudad donde abundaba este mineral) tienen propiedades de atraer y ser atraídas por objetos de hierro. A las sustancias que poseen esta propiedad se les llama imanes, y al efecto de atracción se denomina magnetismo.

 REÓSTATO Es un dispositivo que tiene un contacto móvil que se mueve a lo largo de la superficie de una resistencia de valor total constante. Este contacto móvil se llama cursor o flecha y divide la resistencia en dos resistencias cuyos valores son menores y cuya suma tendrá siempre el valor de la resistencia total.   Es una resistencia deslizante montado con un contacto móvil permite variar la magnitud de su resistencia mediante el giro de un eje o el deslizamiento de un cursor, gracias a sus características pueden ser utilizados como resistencia fija y como resistencia variable.

 

 BALANZA ANALÍTICA Se conoce como balanza analítica a un tipo de balanza que se caracteriza por dar datos exactos y muy específicos respecto del peso de un objeto o elemento particular. La  balanza analítica es mucho más exacta que otras balanzas que funcionan a partir de una rueda de peso.

 FUENTE DE BAJA TENSIÓN Las fuentes de alimentación proporcionan tensión alterna o continua para alimentar dispositivos de acuerdo a sus características. Generalmente son fuentes de tensión fija o fuentes de tensión variable. Constan de Borneras externas una roja positiva y una negra negativa.

 AMPERÍMETRO Es un aparato o instrumento que permite medir la intensidad de corriente eléctrica,  presentando directamente sobre su escala calibrada las unidades empleadas para ello denominadas amperios o bien fracciones de amperios, la medida deseada

 BOBINAS Son un elemento pasivo de dos terminales capaz de generar un flujo magnético cuando se hace circular una corriente eléctrica. Las bobinas están conformadas por un alambre o hilo de cobre esmaltado enrollado en un núcleo, estos núcleos pueden tener diferente composición ya sea al aire o en un material ferroso como por ejemplo acero magnético para intensificar su capacidad de magnetismo.

Magnetismo es la propiedad por la cual ciertas substancias son capaces de atraer a otras que se encuentran a cierta distancia, en razón de la denominada fuerza magnética. Su explicación se fundamenta en la generación de campos magnéticos debido a que los átomos de una substancia poseen momentos que no son sino resultado de la dependencia de campos externos o internos que logran que los momentos magnéticos atómicos se orienten en la misma dirección y la tendencia de la agitación térmica al azar a desorientar los momentos alineados. Con el objetivo de investigar el efecto de un imán sobre el espacio que le rodea, es indispensable definir la intensidad de campo H. El vector de campo magnético fundamental B, se denomina Inducción Magnética y puede representarse mediante líneas de fuerza que dan una representación gráfica de la manera como B varía en cierta región del espacio.

=

 

 

 

Se entiende como momento magnético de un imán, el momento de rotación ejercido sobre el cuándo está situado en un campo magnético unitario y su dirección perpendicular a las líneas de fuerza de este. Existen las denominadas substancias ferromagnéticas que se imanan intensamente cuando se las coloca en un campo magnético moderno. Cuando ciertos cuerpos tienden a colocarse transversalmente a las líneas de fuerza, tenemos las substancias Diamagnéticas y si entienden a colocarse paralelas a las líneas de fuerza obtendremos las substancias Paramagnéticas.

MARCO PRÁCTICO 2.  MATERIALES Y EQUIPO:        

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Fuente de tensión.

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Cables conductores.

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Imán en forma de herradura

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Vástagos aislantes

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Amperímetro.

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Reóstato.

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Material de soporte.

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Balanza analítica

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Bobinas

         

3.  PROCEDIMINETO:

3.1. Colocar los extremos de un conductor rígido en dos vástagos verticales. 3.2. Colocar un imán en forma de herradura en la balanza analítica y encerarla para obtener el peso del imán. 3.3. Con la balanza analítica sosteniendo el imán, poner por debajo de este el cable rígido  previamente tensado. 3.4. En seguida, se realiza la conexión para generar un circuito en serie entre los siguientes elementos: fuente de tensión, amperímetro, reóstato, vástagos verticales, tal como se muestra en la figura 1. 3.5. Una vez realizada la conexión, se procede a encender la fuente de tensión, y a la vez, se regula el reóstato para que la intensidad sea de 0.5 [A], en primera instancia.

 

3.6. Cuando se haya verificado que la corriente cor riente es de 0.5 [A], volv volver er a encerar la balanza analítica para así obtener el peso del imán en interacción con el campo magnético que genera el conductor rígido. 3.7. Repetir el paso 3.5 y 3.6 con diferentes corrientes, variándolas en intervalos de 0.5 [A] hasta llegar a una máximo de 3 [A], para así obtener diferentes lecturas. 3.8. A continuación, se resta el peso del imán de cada una de las lecturas conseguidas. Los valores que resulten de la operación marcaran el valor de la fuerza magnética actuante.

Fig1. Foto el Experimeto

4.  CALCULO DE DATOS Cálculos de la Fuerza Magnética ( ): 

 =     á á          á á   = 126 26.7 .76 6  126 26.7 .73 3 = 0.0 0.03 [ []]   = 126 26.8 .81 1  126 26.7 .73 3 = 0.0 0.08 [ []]   = 126 26.8 .83 3  126 26.7 .73 3 = 0.1 0.10 [ []]   = 126 26.8 .84 4  126 26.7 .73 3 = 0.1 0.11 [ []]   = 126 26.8 .86 6  126 26.7 .73 3 = 0.1 0.13 [ []]   = 126 26.9 .91 1  126 26.7 .73 3 = 0.1 0.18 [ []] 

 

5.  TABULACIÓN DE DATOS Registro de datos de corriente y fuerza magnética I [A]

0.5

1

1.5

2

2.5

3

  [gF]

0.03

0.08

0.10

0.11

0.13

0.18

6.  PREGUNTAS 6.1.  ¿Cómo acabas de comprobar que se cumple la regla de Ampere de la mano derecha? Para Comprobar la regla de la mano derecha se utilizó un cable de cobre conectada a una fuente, la cual al tener corriente ejerce una fuerza de atracción y repulsión a un imán, al momento de acercar una aguja magnetizada al cable con campo magnético, esta se movía en el sentido del campo dependiendo de su polaridad. Siendo el pulgar el cual nos dice la dirección de la corriente y los dedos que lo envuelven el sentido del campo magnético.

 

º

Fig2. Regla de la mano derecha

6.2.  Si haces circular una corriente eléctrica por una espira, esta se magnetiza. ¿Cómo comprobaste los polos magnéticos originados? Al circular una corriente eléctrica por una espira, crea un campo magnético parecido mucho a un imán recto teniendo polos Norte y Sur para determinar su polaridad nos ubicamos nuestro dedo pulgar en el sentido que circula la corriente eléctrica y los otros dedos nos muestran la salida y entrada de las líneas de fuerza . Así notamos que:  NORTE: Donde salen las líneas de fuerza.

 

 SUR: Por donde entran las líneas de fuerza.

Fig3. Polos Magnéticos

6.3.  ¿Y en el caso de una bobina, pudiste verificar que su campo magnético se incrementó respecto al de una sola espira? Efectivamente el campo incremento con respecto al campo de una espira, al realizar el acercamiento de una aguja magnetizada a los polos de la bobina, esta se movió con mayor rapidez en dirección del campo, a diferencia de la espira que lo hacía en mayor esfuerzo y de una forma mucho más lenta.

6.4.  Dibuja esquemas de los espectros magnéticos observados alrededor de una sola bobina de N espiras, y en el espacio entre dos bobinas conectadas en serie.

 

  6.5.  Dibuja la gráfica FM = f (I) Fuerza magnética en gramo fuerza

FUERZA MAGNÉTICA 127 126,95 y = 0,0864x + 126.73    A 126,9    C    I    T     É    N126,85    G    A    M    A 126,8    Z    R    E    U126,75    F

126,7

126,65

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

INTENSIDAD

Fuerza magnética en newton

FUERZA MAGNÉTICA 1,2455 y = 0,0009x + 1,2423

1,245    A1,2445    C    I    T     É    N 1,244    G    A    M    A1,2435    Z    R    E    U 1,243    F

1,2425 1,242 0

0,5

1

1,5

2

INTENSIDAD

2,5

3

3,5

 

Análisis Matemático  =  +    =

Δ Δ

=

     

=

1,242 1,2 428 8  1,24 1,2441 41 0,52

=

0,0013 1,5

= 0,00 0,0009 09 

 = ,  + ,  

6.2. Análisis Dimensional La relación que hay entre la fuerza magnética y la intensidad de corriente en un metro se la define como:

=



=

[]

 [ ] −

F= [

= []  =

]



 

 [  ]

I= [ −]

=

L= [L]

 =[

 

 ][L] − −



]

6.3. Análisis Físico ∝

 

 

La gráfica indica un incremento constante en la intensidad, puesto que al hacer hacer la práctica de 0 a 3 amperios nos permite observar la relación de la corriente y la fuerza magnética. Marcando con 3 amperios un número pequeño puesto que la fuerza es grande. Los valores de mayor fuerza están relacionados con los valores de mayor intensidad de corriente. Sabiendo que aumenta la fuerza producida por el campo magnético según va aumentando la intensidad de corriente la gráfica mostrará una línea recta. Esto significa que la fuerza es directamente proporcional a la corriente que fluye por el conductor en este caso.

7.  CONCLUSIONES   Efectivamente, cuando circula corriente por un conductor eléctrico se forma un campo

•

magnético.

  El campo magnético es proporcional a la corriente eléctrica, y este principio también es

•

verdadero con respecto a la fuerza magnética.

  La fuerza magnética se puede determinar usando una balanza analítica y resulta de la

•

diferencia entre la medición del peso del imán, estando en solitario, y las mediciones cuando se forma un campo magnético cerca de él.

 

 

8.  RECOMENDACIONES   Realizar las conexiones adecuadas entre los diferentes dispositivos para evitar daños.   Recordar que el encerado de la balanza analítica, usada en esta práctica, es manual y por

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•

tanto las mediciones no serán lo más exactas posibles.

  Verificar que estén correctamente medido y que no existan fallas en los equipo, hacer la

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medida más exacta para que no se presente inconvenientes al realizar este est e informe.

BIBLIOGRAFÍA   Colegio24hs. (2004). Magnetismo. En Colegio24hs, Magnetismo (pág. 12). Buenos

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Aires: Colegio24hs.

  Marcelo Rodríguez Danta, A. G. (1999). Campos electromagnéticos.   Santiago Burbano de Ercilla, C. G. (2004). Física general. Tebar,S.I.

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