Activitats secundária magnetisme i electromagnetisme

1. I.E.s. ARQUITECTE MAIRIELRASPALL SEUINARIDE FÍSICAI 1
OUÍMICA
TEMA4:
MAGIE,TISME, I
ELECTROMAGI{ETISME,

2. ELS IMAF{TS
INTRODUCCIÓ
Llegeix el següent text i contesta les preguntes que hi ha a continuació :
La pedra amant
Aquest nom tan poétic va ser donat pels xinesos a l'imant natural o pedra imant ' La pedra
imant ( tshu-shi ) atrau el ferro , el mateix que una mare amorosa atrau als seus fills ' Es
irt"."rr*t que els ÁÁ""ro. , que habiten u l'"*tt"* oposat del mon
'
van donar un nom
semblant , en ftanc¿s la paraula"ainoant" significa imant^i
t""t '
La forga d,aquest amor-delsimants naturalíés molt petita i per aixó sembla ingenu que e1s
grecs aoomenessin u tu p"dr" imant
.'pedra d'Hércures ". si els habitants de f antiga Hellas
s,admiraven tant per iu'*o¿"rtu atraóció de l' imant natural , que dirien si veiessin els imants
de les ftbriques metal'lurgiques modernes que aixequen blocs áe tones de massa ?' Es veritat
que aquests no són imanñ naturals , si no 'álot oi**ts '0, és a dir
'masses
de ferro imantades
pel corrent eléctric ñ;*[ per unT bobines que les envolten PerÓ en els dos casos la
'*t*ul".u de la forgl que hi
"rtou
és la mateixa, el magnetisme.
No es deu creure q* iir*, influeix solament sobre e1-ferro ' Existeix tota una série de
§ossos no ferrosos que també experimenten la acció dels imants potents , encaxa que en glau
menys petit que *l ferro . Els meialls com el níquel, cobalt , manganés
'platí'
ogplata i
alumini són atrets débilment pels imants . Encara és més interessant la propietat dels cossos
diamagnétics ? per .""*pf- ilzlrr",pto., sofre i bismut' Aquests cossos sónrepel'lits pels
imants potents .
Els gasos i líquids també són atrets o repel.lits fe-blement pels imants
"
encara que molt
feblement . L'ifnant ha de ser molt pot"ot per tal q tenir
-influcncia
sobre aquestes substáncies
. L,oxigen pur ,per exemple , és atret p., ii-*t ' Si una bombolla de sabó s'omple d'oxigen
i es col.loca entre ers pols d,un imant potent , es nota com la bombolla de sabó s'allarga d'una
banda a l,altre com si estés estirada per les invisibles forces magnétiques' Laflama d'una
espelma col.locada entre els extrems d'un imant potent canvia de forma, amb la qual cosa
po'saria de manifest la seva sensibilitat per les forces magnétiques
ica' Fes una llista de substáncies
ferromagnétiques.
2.- Qué voldir que una substá,ncia és diamagnética . Fes una llist¿ de substá'ncies
diamagnétiques.
2

3. 3.- Qué és un electroimant ?.
4.- Únicament són atretes pels imants les substd'ncies sólides ?' Posa un exemple '

4. Els antics grecs descobriren que certes pedres que es trobayen a prop de la ciutat de Magnésia
, , f[rJü*"r , tenien la propietat d'atreure trossets de ferro' Per la seva localització '
anomenafen..magnetites" a aquestes pedres. La llegenda ens parla també-d'un noi pastor
anomenat Magnes, que ficá .ir"., bastó en un forat que contenia magnetita i ja no pogué
treure'l. Altre conte , d'*.2300 anys d'antigUitat , es refereix a Ftolomeo Filadelfo
'
que
maná fer de rnagnetita la cúpula sencera d'un temple d'Alexandria , de rnanera que pogués
sostenir una estátua en I'aire . L'experiment fou un desastre . Actualment hom sap que la
magnetita és un mineral de ferro que posseeix qualitats magnétiques. És un producte natufal
sense refinar i es troba prácticament a qualsevol lloc del món. A la magnetita se l'anomena
també pedra imant.
El primer relat llegendari sobre la utilització de l'imant per a assenyalar direccions data de
,any 2637 a. de c. : Huang-ti , de qui es diu que fundá f imperi xinés i re€na durant 100 anys ,
estava perseguint a Chi-Yii, príncep rebel . Perdut en la boira, Huang-ti, construí un camo
en el que va muntar r"u ng*i femen¡na que assenyalava sempre cap el Sud, amb
indepéndéncia de la direcció que segui el caro '
per a molts dels experiments necessitarem un imant permanent. Els imants d'acer que es venen
solen tenir forma de barra recta o de lletra u ' A aquests darrers , se'ls anomena
'
de vegades
'
irnants de ferradura, i solen se més potents perqué l',espai entre els seus pols ( anomenat
o'entreferro") és menor .
Els imants fets de l,aliatge anomenada "alnico" ( alumini, níquel i cobalt ) són molt més
potents que els d'acer i J'utilitzen gairebé en tots els altaveus fabricats actualment' En els
tarlers de reparació de rádios es acil poder aconseguir artaveus rebutjats . Els seus imants
tenen forma de disc d'un parell de centímetres de diámetre i el mateix de gruix
'
i són
excel'lents per a molt experiments '
Hi ha tres classes d'imants :
1) La magnetita o pedra imant , d'o¡igen natural '
2)L'trrrafltpermanent , que és d'origen artificial '
3i L'"1e"t*imaot , que és un imant momentani i artificial '
1.- Fes un resum esquemá*ic del text anterror
4
4

5. 3.- Busca informació sobre cada un del tipus d'imants i posa-la aquí: de que estan fets , com es
fan ,...
i.- Quant tipus d'imants es poden distingir ?'

6. E)(PERIMENT : QUÉ ATRAURA{,TN IMANT ?.
Material : Imant , objectes sotmesos a prova ( entre ells diferents cossos metdü'lics , una sal de
ferro )
Procediment:
Un imant és un objecte que té la capacitat d'atreure certs metalls ' La seva atascií s'anomena
magnetisme. Quant un rüterial queda imantat no canüa ri el seu pes
'
ni forma
'
de manera
que mirant-lo no podem saber si és o no un imant. El magnetisme no pot tastar-se' olorar-se o
tocar-se. Per provar aixó podries apropar-te un imant a I'orella i escoltar , lÓgicament no se
sent res . Si l'olores o tastes el resultat és similar '
Fes una taula de dues columnes , a la primera columna posa el títoh Materials a prova i a la
:Atracció ( SI/Nq
JVX|VUS'¿lurvv¡v
1.- ves provant l,.r""t"El'i**t *br"Effitr *uterials i anota e1s teus resultats a la
taula.
2.- Quina regularitat trObes entre les substárrcies atretes per f imant ?
3.- Totes les substáncies que tenen ferro són atretes per limant ?. Quin tipus de ferro és atret
per f imant ?.
4.- Tots els metalls són atrets per f irrant ?
5.- A les substánrcies que experimenten interaccions amb els imants se'ls anomena
ferromagnétiques ñ
Et"ti" erials no ferromagnétics i tres fe*omagnétics'/
6.- El cobalt és ferromagnétic .Elsulfat de cobaft(Il) será atret per l'imaflt ?'

7. pxpERtÉucn: rÍurs uncNÉuQuES
Materials:2imants,trosdecartrórígid'llimaduresdeferro'
Procediment:
L,espai en el qual un imant és e cag s'anomefla el seu camp magnétic ' Intentarem fer una
representació eficaq i visible d'aquest camp '
posa un imant pla sota,n tros dá cartró , á", ¿'*t 25 cmd'altura tira llimadures de ferro
sobre la zona on es troba l,imant . po"*top"tr suaument ar cartró i veurás que res llimadures
adquireixen una ordenació nítida '
1.-Dibuixaesquemáticamentaquestaconfiguraciódelesllimadures.
Eldibuix será lia representació delcamp magnétic dels voltants de fimant '
2.-Elcamp magnétic está només sobre e1pla delcartró o s'estén en totes les direccions de
l,espai? Intenta comprovar la teva nip¿,"tiát akun experiment' Descriu els teus resultats'
3.- Com s,anomenen les parts de f imant on els efectes magnétics són més forts ?
4.- Posa l,imant de costat i repeteix l,experiéncia . Dibuixa el teu resultat .

8. 5.- Repetelx 1'experiéncia ( imants plans ) amb dos imants ' encara els imants de les 4 maneres
del dibutx. Dibui-xa els dos resultats obtinguts '
6.- D'acord amb l'anterior , pols iggals d'rm irnant s'úe¡¡eno es ¡efi¡sen ?.
ññ

9. Llegeix el següent text i contesta les preguntes del final
IMAFITS
ELS POLS SEMPRE VÉNEN EN PARELLES
Tot el mon coneix .t, illl*,, Corrents. ritipus més senzillconsisteix en una barra de ferro
magnetitzada d'una mansfa o una alha, ;;;exemple en col'locar-la en contacte amb un altre
imant. una barra de ferro magnetltzadu ü, .orr.g;d, per la seva capacitat d'atracció de peces
de ferro. Una altra propi"tut á'un imant' que es elqluT"'t de la brúixola
'
és la seva
tendéncia a moure,s de forma que un
"*á*
ens indiqui cap alNord i l'altre cap al Sud en ser
peqiada i poder girar lliurament f 'e*t
"i-que
*d": "up 't
Nota es conegut com pol Nord de
l,imant , i l'extrem que indica cap al S"J-;";; pol Sud' Lamajor part de la forga exercida per
un imant prové dels seus extrems,
"o*pád"*
obr"** avaluant l',atracció de diferents parts
d'una barra d'imant pels claus de ferro'
Si apropem ¿o. i*urrlt* lrrt
" "tt
de tal manera que s'oposin els pols Nord
'
els dos imants es
repel.liran. per una altre part, si aprop"*
""
poiN a un pol S , els dos pols s'atraurarl aquest
fei ens proporciona una regla senzilla :
Els dos pols iguals de diferents imants es repel'liran i els oposats s'atrauran '
K----a
hsü
>
Les cá,rregues positives i negatives de la-matéria es poden sepalal entre elles ' Es poden
separarderorma,"*;1*;*n$Ñ"¡1$;1-Ltmt"l:*-!::"^1;:t1:;:|ffiffi i:
-T:ffi;:J:'#,ffi *, iu á"itut . si fem aixó , tal com es veu en el dibuix, trobarem que
-8,. lT* Ü;
ml
ff,
.m'
' L-r' ffi:
les peces resultants tenen cadascuna * pof N i un pol S' Podem tfencar novament els imants
per la meitat , .t ,"rJá será el mateixi i CI to"ti"* els procés trobarem que cada peca
,per petita q,r" ,ieui ;.orrtin rará tenint * p"f Ñ i un pol S' No existeix un únic po1 magnétic
lliure.
9

11. 11
4. F* ,* ".ptt*tió
senzilla de la teoria del maguetisme'
1l

12. t2
objectiu: Estudiarem el camp magnstic produrt pel corrent eléctric quan circula per un corrent
rectilini.
principi: Fes un resum dels cornentaris fets pel professor a la classe sobre el fonament de la
Procediment:
Es muntariun circuit com el de la figura :
Esposaranllimadures(poques)envoltantalconductorrectilini'Anirempujantlatensiófinsel
máxim, tot donat .opt;"":;t
'ob"
la superficie
1" qF i::p::
f: ,t::^|e:§3iT:?::*.
ffijffiT;:H;;oT,,;;;J;;J"s en ra direccio de res rÍnies de rorea del camp
ffiffi*;"rant el circuit i donat cops petits les llimadures tornaran a quedardesordenades'
Repeteix t'**p".i*"rrtl*O f"rrt *erv'rr-una U*i"ola per indicm la preséncia del camp rnagnétic'
posa la brúixola sobre elplástic i ves giraot aquesta-en presencia de corrent
'
observa les
posicions que adoPta.
r' ilimadures de ferro
i bruixolq intemrptor, fils per connexlol§ '
placa de connexions'
t2

13. r
13
corrent ?'
2.-Perquepsnsesques,orientadiferentlabririxolaqlxmnopas§acorrentoquanpassa
corrent ?
4..Quelipassaal,orientaciódelabruixolasicanviaelserrtitdelcorrent?.
13
ffir"*it der corent i repeteix l,experiéncia anterior amb
'a
brúixola
'
veus algma
diferéncia ?.Anota el que has observat
lüiü:ii::: *** u i;ue"ru t1*'"'1u
:
-
:::TXi: ufo]oiJJ"ái"u' ¿" 0""
"o
ou"i
"o''""'
3.- Existeix alguna relació entre magnetisme i corrent elüctric ?'

14. 14
5.- Dibuixa com és el camp magnétic creat pel corrent rectilini .
6.- Existeix alguna relació entre la intensitat del camp magnétic en un punt i la distáncia que
separa el punt del fiI?
14

15. 15
objectiu: una espira col.locada,en el camp d'un imant capacitat de gir lliure' en ser
recorreguda per un corrent , tendir¿ a oriéntar-se d'acord amb el camp magnétic creat per
i;il;:É;.ipiirr.tpi de l'amperÍmetre de bobina móbil ( amperímetre d'agulla )
: Fes un resum Ag!9.9"1*§-d"1
Materials: mddul de bobina mdbil, imant, armadures per imant' font d'alimentació' fils de
connexions.
Procedimeqt:
ffia,alimentació a tensió nul.la connecteu-raarasortida de 20 v contÍnua
r t .rr, , ^ -^-.-
t^ §-'*
üd#il ffi;;;";rj.l*bo** del módul
..bobina mób!r', sesons ra figura:
Bnilil,en*ioou***aremunslrdelabobin"*??1!li*T:,5*":1"Y::':J;::",*;
"#ffi"&T#r"ü"*:ü,'i;?"i;;i",,t i ru cot'locació dels imanis .Anota el gir (sentit i
valor relatiu).
15
sobre la
|.)
,[,/

16. 16
Canvia la polaritat del corrent i observa el que passa.
Canvia la polaritat de l'imant i observa el que passa.
Anota totes 1es observacions:
1.- Determineu la sensibilitat del galvanómetre ( diüsiólamper) connectant un amperÍmetre
digital en série amb el galvanÓmetre.
Lectura de l'amperÍmetre :
Divisions del galvandmetre :
Sensibilitat de1 galvandmetre :
2.- Determineu la sensibilitat del galvanómetre si té dos irnants.
l6

17. 17
Objectiu : Comprovar I'acció d'un imant sobre una bobina ' Observar com es pot generar
corrent ambun imant -
Fes un resum dels comentaris fets sobre la
'
fils de connexions '
Procediment:
Primera part:
- Co*""t"* la bobina de 500 espires al galvanómehe'
- Introduim f imant en la bobina , ,"*"* "om
es produeix un corrent eléctric en motlre
f imant. si deixem f imant quiet e[ galvandmetre tor¡ari a zelo ' si traiem f imant per la
mateixa banda que l'hem introdurt es produirá corrent en sentit contrari al produit en
introftIir-lo.
t7

18. 18
- Repeteix els experiments introduint i traient el pol sud'
- Relaciona els resultats anteriors amb la llei de Lenz'
-Altres factors:
- Cornprova si el corrent indult depén de lavelocit{ amb la qual es mou f imaf}t'
- canvia la bobina per una de 1000 espires i repeteix els experiments'
- Anota els resultats del
l8

19. 19
ALTERNADOR
ÉrrNcroNaupNr pnAcrtc op l'errERNADon
Col.locar la máquina eléctrica didáctica sobre la placa de muntatge. Col'locar els dos imants en
els seu lloc de d part superior, ügilant que els dos tinguin els pols iguals en la mateixa banda
per tal d'aconseguir que els seus efectes es sumin '
Col.loca les escombretes de forma que el terminal vermell estigui tocant el col'lector per la
banda més propera a l'aparell i la negre per la més allunyada, segons el dibuix:
RU .N
Col.loca el pofimCtre didáctic ( amb zero central ) en la configuració de galvandmetre máxima
sensibilitat, és a dir, arnb I'entrada directa .
Accionar a ma la maneta i observar les desviacions del galvanómetre. Has de tenir en compte
que l'instrument de mesura té una elevada inércia '
Observem que s'está generant un corrent altern
A continuació eliminar el pollmetre didáctic i en el seu lloc connectar un oscil'loscopi .
Col.locar els controls del rnateix a una sensibilitat aproximada d'lV/cm i la base de temps a
uns5ms/cm.
Enrotllar un cordill a la politja de la máquina i tira suaurnent del corda. Observa la forma de
l'ona a l'oscil'loscopi.
Anota totes les observacions:
19

20. 2A
DINAMO
GENERALITAJ§
En I'estudi de les máquines eléctriques en general i de l'alternador en particular es veu que la
f.e.rn que es genera en fer girar una espirien l'interior d'un camp magnétic és una f'e'm'
alterna.
Veiem com és possible aconseguir , a partir d'un dispositiu adequat
'
que la f'e'nr' obtinguda
sigUi contÍnua , o
"o*
u mfuim-que el corrent tingui un sentit de circulació constant
'
encar&
que el seu valor no sigui constant'
Si observem lu fig*u-ro"u."* el dispositiu destinat a fer que el corrent tingui sempre la
mateixa direcció: és el col'lector de Delgas'
Práctica:
Funcionament de la dinamo:
Cot'tot* la maquina sobre el pannell de muntatge'
Connectar el polimetre P1 ( zero central ) com imicroamperÍmetre de lectura directa (
*¿"i., sensiüilitat ) a les sortides de la maquina
Desplagar les escoábretes cap a la part
""rrt
ul del col'lector per tal de que la máquina actui
com a dinamo:
El col.lector és una pega cilíndri§a que suporta dos semicercles de coure i que gira
soliddriament amb ri*árrit . cada un dels semicercles está connectat a un extrem del bobinat'
El corrent indult és recollit per unes peces anomenades escombretes' El cor:$unt está disposat
de forma que quant les espires estan horitzontalment , una escombreta fa cont¿cte sobre una
delga i l'altre sobre l'altre . A mesura que el conjunt va girant
'
segueix establert el contacte
escombreta-delga fins que tornar a posaf-se horitzontal el bobinat
'
en aquest moment
s,interromp
"t "ortu"t*
arnb una deiga i s'estableix anrb l'altre' D'aquesta s'inverteix el
sentit del corrent en el circuit exterior ,compensant la inversió que es produiria en seguir girant
la bobina. El resultat és un corrent polsant:
20

21. 2l
Col'locar els imants en el seu lloc i fer girar a ma f induit'
observar que er corrent es manté en un únic sentit. Invertit el sentit de gir i comprovar que
s'inverteix el sentit del corrent'
Forma de l'ona:
Desconnectar er polímetre i cormectar l,oscil.loscopi a una sensibilitat de 0,5 vicm i la base de
temps a 5 ms/cm up**i*uau**nt. calibrar la rinia de zero de l'oscil'loscopi i fer girar lindurt
u*b *u corda- Observar la fornra de l'ona'
2l

22. 1.,
Obiectiu:
psiudiar el comportament d'un transformador'
incipi: Copieu les explicactq!§&1ry-glq§§9
0 esPires' bobina de 1000 esPires'
forrt d,uli*"ntació, amperÍmetre i voltÍmetre, fi.ls de connexions.
Procediment:
Munteu la bobina de 1000 espires i la de 500 espires en cadascun dels bragos del nucü
de mruntable del transformador.
Apliqueu 3 V de
"orrtin*
al primari i mesureu la tensió del secundari' observareu que no hi ha
tensió . Per qué ?.
éspires i observeu la tensió existent
entre els borns de l'altre bobina.
Repeteix l,experiment canviant les bobines, observeu la tensió de sortida
22

23. 23
anterior arnb una tensió al i de 10 V. Anota els teus resultats:
si elcorrent del Primari és altern ?
2.- Quina rclació hi ha entre les espires del primari i del secundari i les tensions d'entrada i de
sortida ?
3.- Quin circuit rep el nom de primari i q"io el de secundari ?'
4.- Suposant un rendiment del 100% establiu la relació entre les intensitats del circuits primari
i secundari, r"cordant q* ru poténcia dels dos será igual ( Poténcia: I AV )'
5.-Anotalesobservacionsqueesfanarrrbl,oscil.loscopi.
23

24. 24
Material: Pannell de muntatge, mdquina electrica didüctica, polÍmetre diddctic P2' joc de fils'
porta-piles amb Piles (4) .
GENERALITATS:
Les máquines de corrent eléctric són reversibles , és a dir , poden generaf electricitat a partir
á"i*oü*.rrt o poden produir moviment a partir de l'electricitat'
A la figura observem que si fem passar corrlnt per la bobina es crea rm camp magnétic que
interac-ciona amb el camp magnétic creat per l'imant'
@Itr
r#
Si connectem les escombretes en el modes alternador ( als dos extrems del col'lector ) veurem
que en connectar l'alimlntació segons la figura el motor girará fins aturar-se en sentit
horitzontal on romandrá aturat després d'alguna petita oscil'lació'
En canvi, si posem les escombretes en modes dinamo ( les dues al centre ) el motor gtrará
indefinidament.
El motiu és que el motor tendeix a orientar-se d'acord anrb el que hem dit anteriorrnent' peró
en arribar a la posició horitzontal , es produeix una inversió del corrent en el motor
'
degut a
que les escombrete"p*."" * r'altra de.lga , amb uI qrr¿l cosa el camp magnétic del motor
s,inverteix i* lauotina ha de tornar há orientar-se, tornant a girar la bobina i repetint-se
contÍnuament aixó.
Desenvolupament de la Prdctica:
connectar la maquina com a dinamo segons la figura anterior, col'locar 4 piles en série i
observar la velocitat i el sentit de gtr '
Inverteix els imants i comprova el sentit de gir
Inverteix els borns de connexió i comprovar el sentit de gir'
Suprimeix un dels imants i observar que la velocitat de gt es redueix' AixÓ és degut a que la
,*to"itrt de gir depén del camp magnétic de l'inductor'
col.locar els dos imant i eliminar dues de les piles , observar que la velocit$ de gir es redueix
de forma análoga al cas anterior. Aixd és d*Ñ a que 1a velocitat depen del corrent de
f inductor.
24