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Proyecto Levitron

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Proyecto pedagógico con las herramientas principales para la formación de un juguete llamado LEVITRON creado por la ciencia, y que tiene como mecanismo principal el magnetismo para hacer que pose en el aire.

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  • 1. 1
  • 2. 2 LEVITRON AUTORES CRISTIAN ROJAS CAPIZ ANDRES LOPEZ BRYAN PRIETO CHAVEZ CURSO 1101 JM FISICA I.E.D. PABLO DE TARSO BOGOTA D.C.
  • 3. 3 INDICE INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………Pág. 3 JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS…….…………………………………………………...……….………………….Pág.4 LEVITRON METODOLOGIA...…………………………………….……………………………………....Pág.5 FUNCIONAMIENTO DEL LEVITRON…….……………………………………………………………………………….Pág.6 INVENCIÓN, PATENTES Y MARCO TEORICO……………………………………………………………………………………...Pág.7 MAGNETISMO………………………………………………………………………………..Pág.8 DIPOLOS MAGNETICOS, ATOMICOS…………………………………………………………………..…………………Pág.9 CLASIFICACION DE MATERIALES MAGNETICOS………………………………………………………………….…………….Pág.10 MONOPOLOS MAGNETICOS, ELECTROMAGNETOS, UNIDADES DEL MAGNETISMO…………………………………………………………………………………Pág.11 LEYES DEL MAGNETISMO LEY DE GAUSS, LEY DE AMPERE…………………………………………………………….………………………Pág.12, 13 GRÁFICA, ILUSTRADA DEL LEVITRON…….………………………………………………………………………………..Pág.13 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………..Pág.14
  • 4. 4 INTRODUCCION Este proyecto se basa principalmente en la creación de un juguete llamado levitron, con el cual se podrá utilizar mediante el magnetismo por lo tanto empezaremos por dar una breve explicación acerca de la historia y la continuación de lo que es esto. Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trocitos de hierro atraídos atraían a su vez a otros. Estas se denominaron imanes naturales. El primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que vivió entre 625 a. C. y 545 a. C. En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a. C. titulado Libro del amo del valle del diablo: «La magnetita atrae al hierro hacia sí o es atraída por éste». La primera mención sobre la atracción de una aguja aparece en un trabajo realizado entre los años 20 y 100 de nuestra era: «La magnetita atrae a la aguja». El científico Shen Kua (1031-1095) escribió sobre la brújula de aguja magnética y mejoró la precisión en la navegación empleando el concepto astronómico del norte absoluto. Hacia el siglo XII los chinos ya habían desarrollado la técnica lo suficiente como para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Alexander Neckham fue el primer europeo en conseguir desarrollar esta técnica en1187. Magnetismo. El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. Etimología de Magnetismo o magnete. Piedras «Magnesia y Magneto» (de magnesiano, magnetismo, magnetizar) del gr. magnees (tierra, metal y oxido) procedentes de magnesia ciudad de Tesalia. «Imán», del griego, adamas, adamantes (diamante, acero) de «a» (privativa, prefijo de contrariedad o de negación) y damaoo (quemar). Figo. piedra dura que no se puede o no se debiera quemar, calentar, pues los griegos debieron conocer que el calor destruye el magnetismo. Del latín manes, -tisis, imán. Estas piedras eran también conocidas desde antiguo como «piedras calamitas» llamadas vulgarmente en Europa «yman» o «magnate, hematites siderita y heraclion».
  • 5. 5 JUSTIFICACIÓN El proyecto LEVITRON tiene como fin ser un medio de entretenimiento, en donde hace presencia la ciencia y la tecnología por medio del magnetismo, está diseñado para ser una herramienta de juego en el cual las personas no se exponen a daños físicos en su integridad, ni en la infraestructura de su comodidad. Podemos encontrar una buena enseñanza utilizando este sensacional dispositivo donde se puede encontrar los polos positivos en donde se obtiene el fenómeno de la levitación. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Motivar a niños y adultos a implementar nuevas tecnologías que hacen uso de la ciencia y sus principios como base para la realización y adaptación de nuevos productos tales como el LEVITRON. OBJETIVOS ESPECIFICOS o Lograr una nueva forma de utilizar mecanismos tecnológicos y científicos de gran interés para la sociedad, y que por ende contribuyan a la unión de la población o reintegración si así lo requiere. Teniendo como principal medio de uso el LEVITRON y así generar sociabilidad entre las poblaciones. o Con este experimento se propone o se trata de demostrar que los polos opuestos se atraen y polos iguales se repelen. El experimento que haremos está basado en el modelo de Levitrón. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DESCRIPCIÓN Muchos juguetes como el trompo no están diseñados para poder jugar en apartamentos o superficies de cerámica ya que su punta acerada la puede deteriorar o dañar. IDENTIFICACIÓN Hace mucho tiempo existe el trompo, juguete diseñado para girar sobre una punta de acero que hace breves giros sobre la superficie, y genera daños en su caída al suelo lo que produce problemas económicos, entre otros. Ya que emite un gran sonido y golpe desagradable el cual hace que dañe superficies y que haya mayores gastos en tener que comprar baldosas o cerámicas nuevas FORMULACIÓN La solución de la problemática planteada es inventar un prototipo, el cual será diseñado para evitar desgastes de las superficies en cerámicas, pisos, o de apartamentos. Esta nueva herramienta que consiste en una peonza suspendida en el aire girando sobre una base magnética.
  • 6. 6 LEVITRON METODOLOGIA Consiste básicamente de una peonza o trompo magnético permanente que gira levitando sobre una base también magnética de forma anular. Esto lo transforma en una especie de giroscopio. Para compensar la fuerza de gravedad y la fuerza magnética contrapuesta posee anillos a modo de contrapesos que deben colocarse pacientemente hasta lograr un equilibrio determinado. Para lograr una perfecta estabilización en el proceso de levitación, existen parámetros funcionales, como el peso y la velocidad de rotación de la peonza, los cuales son fundamentales para lograr un buen equilibrio y lograr la levitación. Empleando los principios del campo magnético y la estabilización giroscópica, Levitron enseña cómo lograr la levitación de su peonza mostrando una serie de pasos interactivos. La estabilización de rotación de la peonza que levita, paulatinamente sufre una natural y gradual pérdida a su vez en la velocidad, de modo que el fenómeno de la levitación, en esta forma natural, dura un plazo de cuatro minutos, a menos que se le provea una energía externa que ayude a sostener la rotación, lo cual es posible utilizando el Levitron Perpetuator. Para poder lograr la levitación, se puede ayudar con una cubierta plástica transparente que se coloca encima de la gran base magnética, la peonza se hace girar sobre esa cubierta con un registro medio de 25 a 50 rotaciones por el segundo (1500-3000 RPM). Si la velocidad de rotación es demasiado lenta, la peonza caerá encima y se deslizará hacia un lado; si en cambio demasiado rápido no se orientará para seguir al flujo magnético entonces se moverá y se deslizará. Puesto que puede ser difícil hacer girar la peonza rápidamente con la mano, existe la posibilidad de hacerla girar con un dispositivo alimentado a pilas que le da el impulso inicial para hacerlo girar mediante el impulso de un motor eléctrico. Luego, la cubierta plástica transparente se debe levantar a mano lentamente hasta, y si las condiciones de peso y velocidad son correctas, la peonza se levante y levite sobre ella logrando el punto de equilibrio mecánico. A la peonza se le deben colocar suplementos de peso con arandelas de diferente tamaños y precios que vienen junto con el kit. Si es demasiado el pesado no se levanta sobre la cubierta plástica y si demasiado ligero volará hacia arriba y luego a un costado.3 Después de algunos minutos, la peonza cae cuando la fricción del aire lo retarda por debajo de la velocidad crítica. La temperatura y corrientes de aire, la vibración del terreno, y las interrupciones de la fuente de energía también alteran el delicado equilibrio
  • 7. 7 necesario para lograr la estabilidad de la peonza. Versiones más costosas de laboratorio pueden sostener la levitación de la peonza en forma indefinida, manteniendo activamente la rotación de la misma compensada por artificios de la rotación. Los fabricantes del Levitron han desarrollado un “Perpetuator”, que se coloca debajo del Levitron el cual envía impulsos magnéticos adicionales. La fuerza adicional impulsa a la peonza para hacerla girar lo suficiente como para mantener una velocidad constante. Con una velocidad constante, y con el Levitron nivelado perfectamente, la peonza de Levitron puede girar por períodos de tiempo mucho más largos. ¿CÓMO FUNCIONA EL LEVITRON? Ahora que usted ha adquirido su Levitron ® y tienen (Presumiblemente dominó el arte de hacer girar la parte superior y colocándolo en su posición de levitación estable, que está quizás empezando a sentir el pleno sentido de la admiración que el Levitron ® excita en muchas personas. Nosotros recibiendo numerosas consultas de los propietarios Levitron pidiendo una explicación de cómo funciona el Levitron. Mucha perplejidad expresa de que funciona en absoluto, a menudo citando un teorema debido a Earnshaw (1,2) como prueba de que no debería funcionar. Interés por la Levitron tiene siempre son altas entre los científicos. Recientemente, analogías del Levitron de trampas para partículas microscópicas (por ejemplo, electrones, neutrones) han sido reconocidos por los científicos que trabajan en el área de investigación fascinante donde la materia se manipula y se examina, una tal partícula microscópica a la vez . El primero en reconocer la analogía fue el Dr. Michael V. Berry de la Universidad de Bristol. Dr. Berry, inspirado por este reconocimiento, publicó una exposición exhaustiva de la física de la operación de la Levitron (3). El trabajo del Dr. Berry es la mejor explicación actual de cómo funciona el Levitron y él amablemente nos preparó una breve encapsulación de sus temas principales, que te presentamos a continuación. Las personas que deseen leer la exposición completa debería solicitar una copia del documento del Dr. Berry (c / o el Laboratorio de Física HH Wills, Royal Fort, Tyndall Avenue, Bristol. ¿QUÉ SE NECESITA HACER PARA QUE JIRE? Para evitar que la parte superior de vuelco. Además de proporcionar una fuerza sobre la parte superior como un todo, el campo magnético de la base da un par de torsión que tiende a girar su eje de giro. Si la parte superior no se gira, este par magnético sería darle la vuelta. Entonces su polo sur sería la punta hacia abajo y la fuerza de la base sería atractiva - es decir, en la misma dirección que la gravedad - y la parte superior caería. Cuando la parte superior está girando, el par de torsión actúa giroscópicamente y el eje no se vuelque pero gira alrededor de la dirección del campo magnético (casi vertical). Esta rotación se llama precesión (fig. 2). Con el Levitron ®, el eje es casi vertical y la precesión es visible como un temblor que se pronuncia más como la parte superior se ralentiza. La eficacia de giro en la estabilización de una parte superior magnéticamente compatible, como el Levitron ® fue descubierto por Roy M. Harrigan. ¿POR QUÉ EL PESO CRITICO (Y PORQUE DEBE SER AJUSTADO CON TANTA FRECUENCIA? El peso de la parte superior y la fuerza de magnetización de la base y la parte superior determinan la altura de equilibrio donde el magnetismo equilibra la gravedad. Esta altura debe estar dentro del rango estable. Ligeros cambios de temperatura alteran la magnetización de la base y la parte superior. (Como la temperatura aumenta, las direcciones de los imanes atómicos
  • 8. 8 randomizado y el campo se debilitan). A menos que se ajusta el peso para compensar, el equilibrio se desplaza fuera del rango estable y la parte superior se caerá. Debido a que el rango estable es tan pequeño, este ajuste es delicado - la Arandela más ligero es sólo aproximadamente 0,3% del peso de la parte superior. INVENCIÓN Y PATENTES El dispositivo que más adelante fue llamado Levitron fue inventado y patentado originalmente por el inventor Roy Harrigan de Vermont. Un empresario de Seattle, se encontró con que la patente estaba en proceso y en vías de intentar perfeccionar una peonza que levitaba. En ese intento pidieron prestado el prototipo de Harrigan, analizando su física con la ayuda de su padre en lo cual trabajó en Los Alamos National Laboratory of USA (del United States Department of Energy), entonces registró como propia una patente de la mejora. MARCO TEORICO Conceptos básicos de los imanes y el magnetismo. Imanes: atraen metales específicos y tienen dos extremos o polos: el norte y el sur. Los polos opuestos se atraen mientras que los polos del mismo tipo se repelen. Los imanes y los campos magnéticos están estrechamente relacionados, y el magnetismo, junto con la gravedad y las fuerzas atómicas, es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. Para saber cómo funcionan los imanes, lo primero que debemos saber es una definición básica de lo que son los imanes. IMANES: son objetos que producen campos magnéticos y atraen metales como el hierro, el cobalto etc. Las líneas de fuerza del campo magnético abandonan el imán por su polo norte y entra por su polo sur. Los imanes permanentes crean su propio campo magnético de forma continua. Los imanes temporales los producen en presencia de un campo magnético, y por un corto espacio de tiempo mientras abandona el campo. Los electroimanes producen campos magnéticos solo cuando la electricidad pasa por sus cables bobinados. Hasta hace poco, todos los imanes estaban hechos de elementos de metal o aleaciones. Estos materiales producen imanes de diferente potencia. Algunos ejemplos son los imanes de cerámica, como son los que usamos en los frigoríficos y en algunos experimentos elementales cuando estamos en el colegio, y usan óxido de hierro en un compuesto de cerámica. Muchos de estos imanes de cerámica, no son particularmente fuertes. Los imanes de alnico están hechos de aluminio, níquel y cobalto. Son más fuertes que los de cerámica, pero no tan potentes como aquellos que incorporan una clase de elementos llamados metales terrestres. Los imanes de cobalto de samario combinan el cobalto con algunos el metal terrestre samario. En recientes años, los científicos han descubierto los imanes de plástico, los cuales son flexibles y moldeables. Sin embargo, algunos solo trabajan a temperaturas muy bajas, y otros solo pueden actuar sobre materiales muy ligeros, como virutas de metal.
  • 9. 9 METODOLOGIA Dentro de las condiciones estipuladas para la realización del proyecto, se tendrán en cuenta los siguientes pasos para llevar a cabo el comienzo y la finalización del proyecto LEVITRON. PASOS A SEGUIR DE ACUERDO A LA ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO.  Llevar a cabo las investigaciones pertinentes, recopilando información valiosa para la iniciación y consecutiva ejecución del proyecto.  Llevar muy bien claro a lo que nos estamos disponiendo para realizar y evitar menores percances.  Tener a nuestro alcance los materiales necesarios para llevar a cabo la ejecución del proyecto. Materiales tales como: Imanes, trompo magnético o peonza magnética, levitron.  Incentivar en niños, jóvenes y adultos la admisión de este tipo de proyectos para promover un buen desarrollo social, de tal manera que este como punto de partida el levitron, como una herramienta para integrar y atraer a mas población.  Ser creativos a la hora de iniciar un proyecto es importante, por eso haremos del proyecto un foco de atención para llamar a la gente a acudir al proyecto, utilizando colores fuertes y acompañando el desarrollo del proyecto con charlas instructivas acerca del levitron, como sus orígenes, y fundamentos teóricos que utiliza para que funcione.  En los niños incentivaremos el uso del levitron por medio de dibujos de los mecanismos del levitron acompañados de charlas cortas pero precisas.  De ser necesario reunir a toda la comunidad, e instruir a cerca de los cambios y adelantos tecnológicos.  Realizar las actividades provistas en medio de la consolidación del proyecto, y finalizarlas habiendo dejado una buena enseñanza a los participantes de las actividades.  finalizar el proyecto con todas las actividades propuestas cumplidas y con los objetivos bien propuestos y resultados contundentes a la hora de enseñar y dejar en claro la contextualización del proyecto.
  • 10. 10 MAGNETISMO El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. LA FISICA DEL MAGNETISMO. CAMPOS Y FUERZAS MAGNETICAS. El fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, por ejemplo, una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, éste al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo. Para una aproximación excelente (pero ignorando algunos efectos cuánticos, véase electrodinámica cuántica) las ecuaciones de Maxwell (que simplifican la ley de Biot-Savart en el caso de corriente constante) describen el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se observa siempre que partículas cargadas eléctricamente están en movimiento. Por ejemplo, del movimiento de electrones en una corriente eléctrica o en casos del movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo atómico. Estas también aparecen de un dipolo magnético intrínseco que aparece de los efectos cuánticos, por ejemplo del spin de la mecánica cuántica. La misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo y dipolos magnéticos intrínsecos) son también situaciones en que el campo magnético causa sus efectos creando una fuerza. Cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético B, se ejerce una fuerza F dado por el producto cruz: donde es la carga eléctrica de la partícula, es el vector velocidad de la partícula y es el campo magnético. Debido a que esto es un producto cruz, la fuerza es perpendicular al movimiento de la partícula y al campo magnético. La fuerza magnética no realiza trabajo mecánico en la partícula, cambia la dirección del movimiento de ésta, pero esto no causa su aumento o disminución de la velocidad. La magnitud de la fuerza es: donde es el ángulo entre los vectores Una herramienta para determinar la dirección del vector velocidad de una carga en movimiento, es siguiendo la ley de la mano derecha (véase regla de la mano derecha). El físico alemán Heinrich Lenz formuló lo que ahora se denomina la ley de Lenz, ésta da una dirección de la fuerza electromotriz (fem) y la corriente resultante de una inducción electromagnética.
  • 11. 11 DIPOLOS MAGNETICOS Se puede ver una muy común fuente de campo magnético en la naturaleza, un dipolo. Éste tiene un "polo sur" y un "polo norte", sus nombres se deben a que antes se usaban los magnetos como brújulas, que interactuaban con el campo magnético terrestre para indicar el norte y el sur del globo. Un campo magnético contiene energía y sistemas físicos que se estabilizan con configuraciones de menor energía. Por lo tanto, cuando se encuentra en un campo magnético, un dipolo magnético tiende a alinearse sólo con una polaridad diferente a la del campo, lo que cancela al campo lo máximo posible y disminuye la energía recolectada en el campo al mínimo. Por ejemplo, dos barras magnéticas idénticas pueden estar una a lado de otra normalmente alineadas de norte a sur, resultando en un campo magnético más pequeño y resiste cualquier intento de reorientar todos sus puntos en una misma dirección. La energía requerida para reorientarlos en esa configuración es entonces recolectada en el campo magnético resultante, que es el doble de la magnitud del campo de un magneto individual (esto es porque un magneto usado como brújula interactúa con el campo magnético terrestre para indicar Norte y Sur). Una alternativa formulada, equivalente, que es fácil de aplicar pero ofrece una menor visión, es que un dipolo magnético en un campo magnético experimenta un momento de un par de fuerzas y una fuerza que pueda ser expresada en términos de un campo y de la magnitud del dipolo (por ejemplo sería el momento magnético dipolar). Para ver estas ecuaciones véase dipolo magnético. DIPOLOS MAGNETICOS ATOMICOS La causa física del magnetismo en los cuerpos, distinto a la corriente eléctrica, es por los dipolos atómicos magnéticos. Dipolos magnéticos o momentos magnéticos, en escala atómica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento de electrones. El primero es el movimiento orbital del electrón sobre su núcleo atómico; este movimiento puede ser considerado como una corriente de bucles, resultando en el momento dipolar magnético del orbital. La segunda, más fuerte, fuente de momento electrónico magnético, es debido a las propiedades cuánticas llamadas momento de spin del dipolo magnético (aunque la teoría mecánica cuántica actual dice que los electrones no giran físicamente, ni orbitan el núcleo). El momento magnético general de un átomo es la suma neta de todos los momentos magnéticos de los electrones individuales. Por la tendencia de los dipolos magnéticos a oponerse entre ellos se reduce la energía neta. En un átomo los momentos magnéticos opuestos de algunos pares de electrones se cancelan entre ellos, ambos en un movimiento orbital y en momentos magnéticos de espín. Así, en el caso de un átomo con orbitales electrónicos o suborbitales electrónicos completamente llenos, el momento magnético normalmente se cancela completamente y solo los átomos con orbitales electrónicos semillenos tienen un momento magnético. Su fuerza depende del número de electrones impares. La diferencia en la configuración de los electrones en varios elementos determina la naturaleza y magnitud de los momentos atómicos magnéticos, lo que a su vez determina la diferencia entre las propiedades magnéticas de varios materiales.
  • 12. 12 CLASIFICACION DE LOS MATERIALES MAGNETICOS Tipo de material Características No magnético No afecta el paso de las líneas de campo magnético. Ejemplo: el vacío. Diamagnético Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. Paramagnético Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética. Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. Ferromagnético Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de Curie (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. Antiferromagnético No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). Ferrimagnético Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos. Ejemplo: ferrita de hierro. Superparamagnético Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica. Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. Ferritas Ferromagnético de baja conductividad eléctrica. Ejemplo: utilizado como núcleo inductor para aplicaciones de corriente alterna.
  • 13. 13 MONOPOLOS MAGNETICOS Puesto que un imán de barra obtiene su ferromagnetismo de los electrones magnéticos microscópicos distribuidos uniformemente a través del imán, cuando un imán es partido a la mitad cada una de las piezas resultantes es un imán más pequeño. Aunque se dice que un imán tiene un polo norte y un polo sur, estos dos polos no pueden separarse el uno del otro. Un monopolo -si tal cosa existe- sería una nueva clase fundamentalmente diferente de objeto Magnético. Actuaría como un polo norte aislado, no atado a un polo sur, o viceversa. Los monopolos llevarían "carga magnética" análoga a la carga eléctrica. A pesar de búsquedas sistemáticas a partir de 1931 (como la de 2006), nunca han sido observadas, y muy bien podrían no existir.(ref). Milton menciona algunos eventos no concluyentes (p.60) y aún concluye que "no ha sobrevivido en absoluto ninguna evidencia de monopolos magnéticos". (p.3). ELECTROMAGNETOS Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes grúas para levantar chatarra de automóviles. Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la regla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ("convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los electrones), entonces el campo magnético hace una recapitulación de todo el cable en la dirección indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma dirección, lo que arroja un 'magnéticadipolo ' cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre. UNIDADES DEL MAGNETISMO o Tesla [T] = unidad de campo magnético. o Weber [Wb] = unidad de flujo magnético. o Ampere [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magnéticos. o OTRAS UNIDADES o gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B). o Oersted, es la unidad CGS de campo magnético. o Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético.
  • 14. 14 LEYES DEL MAGNETISMO LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNETICO El campo magnético de una carga puntual posee la propiedad de que sus líneas de campo son circunferencias cerradas en torno a la línea de movimiento de la carga. Es decir, son líneas sin extremos, no como las del campo electrostático, que parten de las cargas positivas y mueren en las negativas. El campo debido a una corriente es superposición de los campos magnéticos de las cargas que lo componen. Por ello, sus líneas de campo tampoco tienen extremos. En el caso de un hilo rectilíneo y de una espira circular, el las líneas de campo son curvas cerradas. En el caso general pueden ser madejas muy complicadas, pero en cualquier caso sin extremos. Si se calcula el flujo del campo magnético a través de una superficie cerrada, puesto que todas las líneas de campo magnético que entran por un lado salen por otro (pues no pueden desaparecer en el interior), el resultado es un flujo nulo: Esta es la ley de Gauss para el campo magnético. Es una ley universal que se cumple en toda circunstancia. Podría pensarse que los imanes no satisfacen esta ley. Después de todo, los imanes poseen polos norte y sur. Un polo norte es aquel del que salen las líneas de campo magnético y el polo sur aquél al que llegan. Si uno considera el flujo alrededor del polo norte de un imán, debería obtenerse un flujo positivo, ¿no? No. Si uno analiza lo que ocurre dentro del imán, encuentra que dentro de éste las líneas de campo magnético van del polo sur al polo norte, cerrando la línea y anulando el flujo. Po r ello, al partir un imán en dos no se obtienen dos polos separados, sino dos nuevos imanes, cada uno con sus dos polos. LEY AMPERE Cuando se calcula el campo magnético debido a un hilo rectilíneo por el cual circula una intensidad de corriente I se llega al resultado Siendo ρ la distancia perpendicular al hilo y el vector unitario acimutal. De esta expresión se deduce que las líneas de campo magnético son circunferencias que dan vueltas en torno al hilo de corriente. Si ahora calculamos la circulación a lo largo de una de estas circunferencias, el resultado es independiente de la distancia al hilo Este resultado se puede generalizar a cualquier curva cerrada que envuelva una vez al hilo de corriente. Por contra, si consideramos una curva por el exterior del hilo, puede demostrarse que se anula la circulación del campo magnético. A partir de aquí el resultado se extiende a un conjunto cualquiera de corrientes. Si tenemos
  • 15. 15 una serie de hilos y una curva C que envuelve solo a algunos de ellos, dejando el resto fuera, la circulación del campo magnético la dan solo aquellas corrientes que son rodeadas por la curva matemáticamente Esta es la ley de Ampère para el campo magnético creado por corrientes estacionarias: la circulación del campo magnético a lo largo de una curva cerrada C es igual a la permeabilidad del vacío multiplicada por la corriente total que atraviesa una superficie S apoyada en la curva C y orientada según la regla de la mano derecha. El signo de cada una de las corrientes será positivo si fluye en el sentido indicado normal a S y negativo en caso contrario. la ley de Ampère puede escribirse en función de la densidad de corriente como GRÁFICA, MATERIALES, PLANO E INSTRUCCIONES DE POSICIÓN DEL LEVITRON.
  • 16. 16 BIBLIOGRAFIA  http://andresydemasgente.blogspot.com/  http://www.levitron.com/  http://es.wikipedia.org/wiki/Levitron  http://en.wikipedia.org/wiki/Spin_stabilized_magnetic_levitation  http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Videos/Levitron/Index.htm  http://www.ehowenespanol.com/levitron-casero-como_5125/  http://www.juguetronica.com/peonzas-magicas/levitron-ultimate.html  http://www.info.com/levitron?cb=14&cmp=3720  http://www.buenastareas.com/ensayos/Proyecto-Sobre-Levitron/1980384.html  http://uxmym1.iimas.unam.mx/bancos/publicaciones/tesis/046.pdf

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