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Practica de laboratorio - campo magnetico de un iman permanente
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
PRACTICA DE LABORATORIO N°8
TEMA: CAMPO MAGNETICO DE UN IMAN PERMANENTE
CURSO: LABORATORIO DE FISICA 1
HORARIO: LUNES 20:00 – 21:30
INTEGRANTES:
1. OBJETIVOS
1.1 Utilizar un Sensor de Campo Magnético para medir el campo de un
iman pequeño.
1.2 Compare la dependencia de la distancia del campo magnético al modelo del dipolo
magnético
1.3 Medir el momento magnético de un iman.
2. EQUIPOS Y MATERIALES
Un (01) Lab pro.
Un (01) sensor de campo eléctrico.
Logger pro ( software
)
Una (01) hoja cuadriculada.
Dos (02) Imanes cilíndrico.
Un (01) iman de barra.
Una (01) regla.
Cinta masking tape transparente.
3. FUNDAMENTO TEORICO
3.1 CAMPO MAGNETICO: los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales puede ser corrientes macroscópicas en cables, o corrientes
microscópicas asociadas con los electrones en orbitas atómicas.
El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida
sobre las cargas móviles en la ley de la fuerza de LORENTZ. la interacción del
campo magnético con las cargas, nos conduce a numerosas aplicaciones
practicas . las fuentes de campos magnéticos
son esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y , un polo
surmagnéticos. La unidad SI para el campo magnético es el tesla
que se puede ver desde la parte magnética de la ley de la fuerza de LORENTZ ,
* Fuente de potencia eléctrica 0-12 VCD, 0-6 A.
* Soporte universal (base triangular con varilla).
* Dos cables banana con caimanes.
DESARROLLO
1. Se introdujo la varilla en el orificio del extremo de la
barra-soporte y se atornilló. Posteriormente se
conectó el alambre-U en la misma.
2. Se instalaron en la montura magnética los imanes y las placas
rectangulares.
3. Se colocó la montura magnética en forma vertical, conectando
el alambre-U de forma que la parte inferior del mismo estuviera
en la región central de la montura magnética.
4. Se ajustaron los tornillos de la montura magnética lo necesario para
que el alambre-U pudieraoscilar libremente.
5. Se conectaron los cables banana-banana a la parte superior de la
barra-soporte con las entradas DC de la fuente de potencia, para después
utilizarlos como
interruptores para transmitir pulsos de corriente al alambre.
6. Asegurandonos que las perillas estuvieran en cero se encendió
la fuente de potencia y gradualmente se fue aumentando el valor del
voltaje y de la corriente eléctrica hasta un valor maximo de 12
VCD y 6 A, respectivamente.
7. Se observó el comportamiento del alambre-U y se repitió
el proceso invirtiendo el orden de los cables banana-banana.
Figura 2. Arreglo experimental.
RESULTADOS
Debido a que el alambre pasa por una región en la que existe un campo uniforme B y que por el alambre circula una
corriente i, analizamos la relación F=iL×B para describir
cualitativamente el movimiento del alambre
dentro del
campo mencionado.
A continuación se muestra el diagrama correspondiente al primer
procedimiento, en el que se indican la dirección de la corriente y del
campo magnético. Observamos que el alambre-U se movió hacia la
placa vertical de la montura magnética, mediante el analisis de
la regla de la mano derecha determinamos la dirección de la fuerza
magnética. Dicha fuerza coincidió con el movimiento observado en
el experimento.Figura 3. Diagrama del procedimiento 1
En seguida presentamos el diagrama correspondiente al segundo procedimiento,
invirtiendo el sentido de la corriente. A diferencia del caso anterior el alambre se movió en
dirección contraria, esto implica que la fuerza magnética va en
la misma dirección del
movimiento lo cual corroboramos con la regla de la mano derecha.
Figura 4. Diagrama correspondiente a la
inversión de la corriente
Analizando el experimento desde la perspectiva de la fuerza de Lorentz, sobre
una carga eléctrica en movimiento dentro de un
campo magnético (ver figura x). Pudimos observar que la fuerza
eléctrica pudo ser despreciada debido a que sus efectos son
imperceptibles a comparación con la fuerza magnética; por lo
tanto en el movimiento del alambre prevalece la
dirección de la fuerza magnética.
Fe
FR
Fm
Figura 5. Diagrama de fuerzas
CONCLUSIÓN
En base a nuestras observaciones y analisis verificamos la
relación vectorial existente entre la fuerza que ejerce el campo
magnético y la corriente eléctrica que transporta un alambre. Cabe destacar que en el
analisis se desprecio la fuerza eléctrica, lo cual no quiere
decir que ésta no exista.
Referencias.
[1]. https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magnética
[2]. https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz
Fmagnética = qvB, que esta compuesta de (newton x segundo)
(culombio x metro). El
gauss (1 tesla =10 000 gauss) es una unidad de campo magnético mas
pequeña.
3.2 CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UNA CARGA PUNTUAL: El campo magnético
generado por una única carga en movimiento (no por una corriente
eléctrica) se calcula a partir de la siguiente expresión
Donde .
Esta última expresión define
un campo
vectorial solenoidal, para distribuciones de cargas en movimiento la
expresión es diferente, pero puede probarse que el campo
magnético sigue siendo un campo solenoidal.
3.3 INEXISTENCIA DE CARGAS MAGNETICAS AISLADAS: Cabe destacar que, a diferencia
del campo eléctrico, en el campo magnético no se ha
comprobado la existencia de monopolos magnéticos,
sólo dipolos magnéticos, lo que significa que las
líneas de campo magnético son cerradas, esto es, el número
neto de líneas de campo que entran en una superficie es igual al
número de líneas de campo que salen de la misma superficie. Un
claro ejemplo de esta propiedad viene representado por las líneas de
campo de un iman, donde se puede ver que el mismo número de
líneas de campo que salen del polo norte vuelve a entrar por el polo
sur, desde donde vuelven por el interior del iman hasta el norte.
Como se puede ver en el dibujo, independientemente de que la carga en
movimiento sea positiva o negativa, en el punto A nunca aparece campo
magnético; sin embargo, en los puntos B y C el campo magnético
invierte su dirección dependiendo de si la carga es positiva o negativa.
4. PROCEDIMIENTO
