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  1. 1. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2OBJETIVOS Analizar algunas propiedades de campos magnéticos, utilizando los siguientes aspectos: Fuerzas y torques ejercidas por campos magnéticos permanentes sobre cuerpos localizados dentro de su influencia. Distorsión del campo magnético, causado por la presencia de ciertas sustancias situadas en su seno.RESUMENEn esta práctica de magnetismo tratamos de resolver en mayor parte preguntasconceptuales con los conocimientos adquiridos de física ya que la gran mayoríaeran preguntas teóricas.También tuvimos que graficar las líneas de campo magnético para distintos tiposde imanes y ver cómo estaban distribuidas esas líneas, además comprendimos queno todo metal tiene propiedades magnéticas y logramos observar el efecto quetiene las fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento.INTRODUCCIÓNCada electrón es por su naturaleza, un pequeño imán. Ordinariamente, innumerableselectrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones,pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección,creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electronesque estén orientados.Área que se ve afectada por perturbaciones magnéticas generalmente es creado porimanes y en las proximidades a estos, es una región del espacio en la que una cargaeléctrica puntual de valor q y que se desplaza a una velocidad , sufre una fuerzaperpendicular y proporcional a la velocidad, y a una propiedad del campo, llamadainducción magnética, en ese punto:
  2. 2. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2La existencia de un campo magnético se pone en evidencia por la propiedad localizadaen el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puedegirar libremente). La aguja de una brújula, que pone en evidencia la existencia del campomagnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO:Del mismo modo que el campo eléctrico E puede representarse mediante líneas decampo eléctrico, también el campo magnético B puede ser representado mediante líneasde campo magnético. En ambos casos, la dirección del campo viene indicada por ladirección de las líneas de campo, y la magnitud del campo por su densidad. Existen, sinembargo, dos importantes diferencias entre líneas del campo eléctrico y líneas de campomagnético: 1. Las líneas de campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva, mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil. 2. Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; las líneas de campo magnético forman circuitos cerrados. Con los polos magnéticos aislados aparentemente no existen, no hay puntos en el espacio donde las líneas de campo magnético comiencen o terminen.Vamos a ver un par de figuras donde se muestran las líneas de campo, tanto fuera comodentro de una barra imanada:En la primera figura, vemos las líneas de campo magnético dentro y fuera de una barramagnética. Las líneas emergerían del polo norte y entrarían en el polo sur, pero carecende principio y fin. En su lugar forman circuitos cerrados.
  3. 3. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2En esta segunda figura, vemos las líneas de campo magnético que son exteriores a unabarra imanada, visualizadas por limaduras de hierro.MOVIMIENTO EN UN CAMPO MAGNÉTICOUna partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza Fm=q·v x B.El resultado de un producto vectorial es un vector de módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvB senθ dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad v y campo B. y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el sentido es el del producto vectorial v x B, como en la figura izquierda. Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial v x B, figura de la derecha
  4. 4. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2Una partícula cargada describe órbita circular en un campo magnético uniforme. Elradio de dicha órbita, se obtiene a partir de la ecuación de la dinámica del movimientocircular uniforme: fuerza igual a masa por aceleración normal.TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOSExisten diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo losprincipales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo.En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal,que se produce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si elmaterial se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantación débily en el sentido opuesto al campo inductor.Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnéticouniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos,por lo que cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo,la orientación de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnéticoinductor, el campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido delcampo magnético inductor. Esto hace que una barra de material paramagnéticosuspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este.El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer alefecto magnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entreel campo magnético inducido y el inductor.
  5. 5. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEquipo  Imán en forma de herradura  Frasco de plástico que contiene algunos elementos  Varilla cuadrada de Fe  Frasco con laminillas de Fe  Carrete de Ruhmkorff  Fuente de tensión regulable 0, OV – 15, OV  Tubo de rayos catódicos  Cuba electrolítica  Imán cilíndrico  Electrodos anulares de Cu  Interruptor un polo un borne  Sulfato de Cu, frasco  Agua, 100cm3  Brújula de bolsilloPROCEDIMIENTO:a) Fuerzas ejercidas por campos magnéticosEn la muestra constituida por clavos de Fe, pernos de Cu, de Al pedazos de corcho,papel, acerque el imán de su equipo y observe a los objetos que atrae e identifique elmaterial con el cual son elaborados. Acerque dos clavos de Fe al imán como se indica enla figura 1, analice lo que sucede. Verifique lo que sucede con la varilla de Fe de la figura2, identifique la polaridad de la misma. Registre sus observaciones en el informe al finalde esa práctica.
  6. 6. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2b) Patrón del campo magnéticoSobre el imán ponga un vidrio, papel o cartulina y sobre el espolvoree limallas de Fe.Golpee levemente al vidrio. Registre en el informe los patrones del campo magnéticoque observa con los imanes que se muestren en las figuras.c) Fuerzas magnéticas sobre cargas eléctricas en movimientoArme el equipo como se muestra en la figura 7. Acerque el imán al tubo de rayoscatódicos previamente funcionando de tal manera que el campo magnético:-Se acerque al observador-Se aleje del observadorAnalice el comportamiento del haz de electrones del tubo de rayos catódicos. Registresus observaciones.
  7. 7. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2d) Cuba electrolíticaArme el equipo como se sugiere en la figura 8. Diluya sulfato de cobre en aguaacidulada dentro de la cuba electrolitica. Conecte el interruptor S de la cuba electrolitica.Analice lo que sucede con el electrolito y registrelo en su informe.OBSERVACIONES Y DATOSEscriba sus observaciones acerca de los experimentos realizados en esta práctica.a) Fuerza ejercidas por campos magnéticos.a1) Que materiales fueron atraídos por el imán?Los materiales atraídos por el imán fueron aquellos que poseen propiedades magnéticascomo fueron los clavos (Fe), los pernos (Fe).a2) Que materiales no fueron atraídos por el imán?En la práctica no fueron atraídos por el imán los siguientes objetos: la tuerca (Al), uncorcho y un pedazo de papel.a3) Que sucede con la varillas de Fe de la figura 2?Si se aproxima una varilla de hierro a un imán se induce y adquiere propiedadesmagnéticas por lo que atrae a los tornillos de hierro.
  8. 8. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2b) Patrón del campo magnéticob1) Grafique los patrones de campo magnético que observo en este experimento.b2) Comente sus observaciones sobre las características de las líneas de campoobservadosCuando colocamos las laminas de acetato sobre los diferentes imanes y colocarlaslimallas de Fe observamos que las líneas de campo magnético salen del polo norte yllegan al polo sur es decir forman circuitos cerrados.
  9. 9. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2c) Fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento.C1) Observaciones cuando el campo magnético se acerca al observador.Cuando se acerca el campo magnético al observador del tubo de rayos catódicos sepudo observar que el haz de luz no permanece constante, es decir que se desvía haciaarriba o hacia abajo dependiendo de la polaridad del imán (campo magnético).C2) Observaciones cuando el campo magnético se aleja del observador.Cuando se aleja el campo magnético al observador del tubo de rayos catódicos se pudoobservar que el haz de luz permanece constante, es decir no sufre ninguna desviación .
  10. 10. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2d) Cuba Electrolíticad1) Observaciones al activar la cuba electrolítica.Una cuba electrolítica es básicamente un recipiente en el cual hay un electrolito ensolución o fundido y al cual se le adosan dos electrodos alimentados con corrientecontinua. Cuando la activamos los cationes que son iones positivos migraban hacia elelectrodo negativo logrando que las partículas de sulfato de cobre describan unatrayectoria circular2 ANALISISa) Explique el comportamiento de los clavos en la figura 1.El hierro son ejemplos bien conocidos de materiales que exhiben propiedadesmagnéticas en el cual sus átomos o iones se comportan como pequeños imanes queinteractúan entre sí.b) Identifique el campo magnético inductor y el campo magnético inducido en lafigura2.El campo magnético inductor es el imán y el campo magnético inducido es la varilla dehierro (Fe).c) Pueden haber imanes con un número impar de polos?Un monopolo magnético es una partícula que tiene únicamente un polo magnético(norte o sur). Teóricamente, nada impediría la existencia del monopolo magnético;incluso, su existencia se hace necesaria en algunas teorías de la creación del Universo. Noobstante, esto no significa que existan, pues hasta ahora todos los intentos de crear unmonopolo magnético en aceleradores de partículas han fracasado.d) Porque en el dispositivo utilizado en la figura 8 deben utilizarse electrodos de cobre?En el dispositivo utilizado en la figura 8 se utilizo electrodos de cobre debido a que elcobre no tiene propiedades magnéticas pero si tiene propiedades eléctricas.
  11. 11. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2DICUSIÓNFuerzas ejercidas por campos magnéticosNotamos que no todos lo metales poseen propiedades magnéticas, y los que eranatraídos por el imán se denominan “magnéticos”, en nuestro caso fueron el hierro, elacero, la plata, de todos los metales existe un pequeño grupo como es: el cobre, alaluminio y el níquel; aquellos no poseen propiedades magnéticas, por ende cuando seacerca un imán s estos metales no son atraídos, es decir no son “magnéticos”Patrón del campo magnéticoNotamos que las líneas de campo magnético, salen del polo norte y llegan al polo sur,además estas líneas nunca se cruzan y el número de líneas que sale de un polo es elmismo que entra al polo opuesto además la fuerza magnética es mayor cerca de lospolos donde se reúnen.Fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimientoLa fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento en un campomagnético es siempre perpendicular a su velocidad. La fuerza magnética modificará ladirección de la velocidad pero no modificará su módulo. Así que, al no hacer trabajosobre la partícula, no se modificará la energía cinéticaEl sentido se calcula por la regla de la mano derecha (índice = velocidad, mayor =campo, pulgar = fuerza, formando 90 grados entre cada uno de los tres dedos). Elsentido de la fuerza es para cargas positivas. Si las cargas son negativas el sentido es elopuesto al obtenido con la regla de la mano derecha
  12. 12. Magnetismo Erick Conde Paralelo: 2Cuba electrolíticaUna cuba electrolítica es básicamente un recipiente en el cual hay un electrolito ensolución o fundido y al cual se le adosan dos electrodos alimentados con corrientecontinua.Cuando la activamos los iones del agua comenzaron a moverse hacia el electrodonegativo, arrastrando consigo las partículas de sulfato de cobre, pero como se introdujoun campo magnético estas partículas describieron un movimiento circular.Cabe recalcar que se uso sulfato de cobre debido a que este metal poseen propiedadeseléctricas más no magnéticasCONCLUSIÓNEn esta práctica pudimos concluir que un imán siempre apunta el norte magnéticocomo lo realizamos con los imanes para descubrir cual lado era positivo y cual negativoPudimos también bosquejar las líneas de campo eléctrico para distintos imanes yobservar cuáles eran sus patronesOtra de las cosas que podemos concluir es que aprendimos que no todos los mátelesposeen propiedadesObservamos también el funcionamiento de un motor líquido y las carcomas girando ensu interior.BIBLIOGRAFIA Manual de laboratorio de „‟Física C‟‟ http://www.fisicarecreativa.com Serway , A, (1993), Física , vol. II. Pag. 819- 823 Edit McGraw-HiH, tercera ediciónrevisada. http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magnético

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