Laboratorio de física 3 – Experiencia 8
Electromagnetismo 1. Experimento: Campo magnético de un conductor 1 ¿Cómo se comporta la aguja imantada cuando se cierra el circuito eléctrico? La aguja se mueve hacia la dirección aproximada de las líneas de campo concéntricas al conductor variando unos 15 grados según lo observado en la experiencia.
¿Qué sucede cuando la aguja de la brújula no se coloca debajo sino por encima del cable por el que circula la corriente? La aguja se desplaza claramente hacia la otra dirección .
2. Experimento: Campo magnético de un conductor 2 Juzgue la intensidad del campo magnético en el interior de un bucle conductor, comparada con la intensidad del campo en un conductor, si por ambos circula la corriente: Para un voltaje de 5 volts y a una distancia de 5mm. Se observa que: a) En el caso del bucle conductor la deflexión de la aguja: Con un número de espiras de 6 se observa que hay una deflexión en la aguja de 20 grados, siendo así mas fuerte la intensidad de campo magnético. b) El campo magnético del conductor sin bucle es: Se observa que hay una deflexión en la aguja de 5 grados, siendo así menos la intensidad de campo magnético.
¿Qué efecto ejerce este cambio sobre el campo magnético? El campo magnético al interior del bucle conductor cambia de polaridad en un sentido horario.
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 3. Campo magnético de una bobina En muchos equipos eléctricos y electrónicos se utilizan componentes que constan de conductores eléctricos arrollados. Estos arrollamientos se conocen como bobinas. Como todo conductor por el circula la corriente, las bobinas con corriente también presentan un campo magnético:
4. Verificación del campo magnético de una bobina Con una brújula se analizará una bobina mientras por ella circula una corriente al igual que cuando no se aplica ninguna corriente. En este caso, se determinarán ciertas propiedades magnéticas y la forma de las líneas de campo. ¿Qué se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de la brújula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina sin corriente? Pues no varía ya que la aguja magnética mantiene la dirección de norte a sur.
¿Qué se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de la brújula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina por la que circula corriente? Se puede afirmar que la aguja cambia de orientación cada vez que se la coloca en una nueva posición sobre la bobina.
Observe el comportamiento de la aguja de la brújula en diferentes posiciones con respecto a la bobina por la que circula corriente. Por favor, ordene las siguientes afirmaciones: A) ¿La aguja de la brújula se orienta? La aguja de la brújula si se orienta en sentido paralelo a las líneas. B) ¿Las líneas de campo describen un arco? Las líneas de campo describen un arco del polo norte al polo sur de la bobina.
5. Efecto del Núcleo de Hierro UNMSM- Ciencias físicas
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 Con una brújula se analizará una bobina con núcleo de hierro, por la que circula corriente. Se compararán las propiedades magnéticas de la bobina con y sin núcleo de hierro.
¿Qué puede afirmar acerca del comportamiento de la brújula frente a una bobina con núcleo de hierro si se realiza una comparación con lo que sucede cuando el núcleo se encuentra ausente?
La aguja se desvía más fuertemente, pues el campo magnético se refuerza con el núcleo de hierro y las líneas de campos salen por los polos. Que la aguja de la brújula siempre va apuntando en la dirección del campo total el cual es direccionado por el núcleo de hierro .
Efecto dinámico magnético Se verificará si una fuerza actúa sobre un imán que se introduce en una bobina. Introduzca y saque repetidamente el imán del devanado de la bobina con corriente. ¿Qué se siente?
Dependiendo de la polaridad del imán permanente, éste es empujado al interior de la bobina o expelido del mismo. Se siente la presencia de fuerzas.
Histéresis
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 En los materiales ferromagnéticos no existe una relación lineal entre la densidad de flujo magnético B y la intensidad del campo magnético H. En la animación, se muestra la curva de magnetización.
Si la intensidad de campo H actúa sobre un material ferromagnético, la primera vez, éste se comporta de una manera distinta que durante magnetizaciones posteriores. Pulse el botón 1 y podrá observar la nueva curva de magnetización:
La intensidad de campo y la densidad de flujo empiezan en cero. La densidad de flujo B crece en una nueva curva. Si la intensidad de campo H asciende, se produce una saturación de la densidad magnética B.
Pulse el botón 2 para observar lo que ocurre si la intensidad de campo disminuye:
Después de que la intensidad de campo H disminuye a cero, sigue presente un magnetismo residual (remanencia). El material ferromagnético es ahora un imán permanente.
Pulse el botón 3 para observar la manera en que la densidad de flujo B puede llegar a cero:
Para hacer desaparecer la densidad de flujo B, se necesita la presencia del campo coercitivo H ‘k’ de sentido inverso.
Pulse el botón 4 para observar el bucle completo de histéresis:
La oscilación de la intensidad de campo H conduce a una siempre nueva magnetización del material ferromagnético. Ya no se llega a la nueva curva. En lugar de ello, el flujo B permanece en el bucle de histéresis.
6. Experimento de Remanencia UNMSM- Ciencias físicas
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 Se someterá un núcleo de hierro a la influencia de un campo magnético y, a continuación, se verificará su campo magnético residual. Luego se repetirá el experimento con la polaridad invertida. A) ¿Conserva el núcleo de hierro propiedades magnéticas después de que el campo ha actuado sobre él? El núcleo de hierro desvía ostensiblemente la aguja imantada; por tanto, posee un campo magnético. B) ¿Cuál polo queda en el extremo marcado con el punto rojo? El polo sur, se cambio de polaridad puesto que el extremo azul de la aguja de la brújula se ve atraído. C) ¿Cuál polo queda ahora en el extremo marcado con el punto rojo? El polo norte, volvió a la polaridad inicial puesto que el extremo plateado de la aguja de la brújula se ve atraído.
7. Experimento 1 de Inducción En una bobina sin núcleo se generará una tensión con el movimiento de un imán permanente. Dicha tensión se medirá con un voltímetro. Conecte la bobina a un voltímetro. Introduzca y retire varias veces el imán permanente del devanado de la bobina.
¿Qué se puede observar en el voltímetro?
El voltímetro indica tanto tensión positiva, como negativa, según el sentido del movimiento
Cuanto más rápido sea el movimiento, mayor será la amplitud de la tensión
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 8. Experimento 2 de Inducción Se variará el campo magnético sin realizar ningún movimiento, encendiendo y apagando la corriente en una "bobina de campo". Se observará la tensión inducida en una segunda bobina y se medirá esta tensión con un voltímetro.
Dos bobinas se encuentran arrolladas alrededor del núcleo de hierro. La bobina 1 está conectada al voltímetro. En la bobina 2 se conecta y desconecta una corriente.
¿Qué se puede observar en el voltímetro? El voltímetro indica un aumento en el voltaje cuando ese esta desconectado y disminuye cuando esta conectado.
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Laboratorio de física 3 – Experiencia 8 SUGERENCIAS Y CONCLUSIONES
Luego de haber desarrollado la presente experiencia, llegamos a las siguientes conclusiones:
Un cable conductor por donde circule corriente eléctrica produce un campo magnético.
Las líneas de campo magnético generadas por el conductor son concéntricas al cable conductor.
Una bobina por donde circula corriente eléctrica se comporta como un imán, en el cual podemos identificar un polo norte y sur y además líneas de campo magnético que salen del polo sur y entran al polo norte.
Hemos observado el comportamiento de los imanes temporales (tal es el caso del hierro) que se comportan como tales solo cuando reciben la influencia de otro campo magnético.
La ley de inducción nos dice que se puede generar corriente eléctrica a raíz de un campo magnético
Se observó en los experimentos que la corriente eléctrica puede generar a través de un campo magnético variable.
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