FUERZA MAGNÉTICA
DIDIER ARIEL MELENJE /
[email protected] 62091073 JESÚS FABIÁN MUÑOZ POMEO /
[email protected] 17061025 Presentado a: LISETH CAMPO/
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RESUMEN La siguiente práctica de laboratorio tiene como objetivo observar la existencia de la fuerza magnética que ejercen dos imanes cuando se coloca uno a continuación del otro sobre una barra vertical, la cual cumple la función de eje. La fuerza entre los dos polos opuestos es tanta que el segundo imán queda flotando en el aire, en reposo en el punto en que la fuerza de repulsión entre ellos es igual al peso del imán que se encuentra en la parte superior. La distancia que separa a los imanes se fue variando a medida que se fueron agregando unas masas sobre el imán superior; se tomó la lectura de cada variación y en base a ello se desarrolla este informe.
INTRODUCCIÓN La interacción magnética o magnetismo se remonta varios siglos antes de cristo. Uno de los minerales que es capaz de atraer pequeños trozos de hierro es la magnetita, una roca formada fundamentalmente por óxidos de hierro. Su nombre se debe a la ciudad de Magnesia ubicada en Asia menor, donde están los principales yacimientos de ésta.
Aunque la magnetita es el único material donde se encuentra de forma natural el magnetismo, existen también otros cuerpos que después de someterse a la acción de un campo magnético extremo, lo que se conoce como imantación, son capaces de atraer trozos de hierro. Estos cuerpos se llaman imanes.
Se observa que el magnetismo se concentra en los extremos de un imán, que ciertos autores los llaman polo norte y polo sur. Para esta práctica se llamaran polo positivo y polo negativo respectivamente. En este caso los imanes utilizados distinguen el polo negativo de color rojo y el polo positivo de color azul. Entre los polos de dos imanes se ejercen fuerzas a distancia. Estas fuerzas son atractivas cuando la interacción se produce entre polos opuestos y son repulsivas si la interacción se da entre polos de igual signo. MARCO TEÓRICO
FUERZA MAGENÉTICA Es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. Las fuerzas magnéticas entre imanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque
en el interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo. La fuerza magnética entre imanes viene dada por la siguiente formula:
Donde es la constante magnética, la masa de los imanes y es la distancia entre los dos imanes. CAMPO MAGNÉTICO La región del espacio que rodea una carga en movimiento o cualquier sustancia magnética incluye un campo magnético. Se puede definir un campo magnético en algún punto del espacio en términos de la fuerza magnética ejercida sobre una carga MATERIALES Para el desarrollo de esta práctica se necesitaron los siguientes materiales:
Dos imanes en forma de anillo,
Arandelas de hierro de masas distintas, Una balanza, Base y barra vertical de madera, para los imanes, Regla, Un trozo de pita.
estaba en la parte superior. Cada vez que se colocaba una arandela sobre el imán, con la pita y la regla se medía la separación entre los polos, de igual signo, de los imanes. Este proceso se repitió ocho veces.
PROCEDIMIENTO
RESULTADOS Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla. medición Peso kg
Primero se colocó uno de los imanes en la barra de madera. Luego con la balanza se medió la masa del segundo imán; se coloca éste en la barra vertical de tal manera los polos de igual signo quedaran frente a frente, eso produjo una repulsión entre los imanes. Cuando ambos imanes quedaron estables en la barra vertical con la regla y con la pita se midió la separación entre los polos que estaban frente a frente. Luego se midió la masa de cada una de las arandelas y una a una se fue agregando al imán que
1 2 3 4 5 6 7 8
0.032 0.0675 0.0979 0.1527 0.1846 0.2165 0.1225 0.1542
Separación (d)m 0.023 0.017 0.013 0.008 0.007 o.oo6 0.011 0.009
ANALISIS Se hará una gráfica de la fuerza magnética (eje vertical), en función de la separación de los dos imanes (eje horizontal). Otra grafica que se hará es la de la fuerza magnética contra el inverso del cuadrado de la separación entre los imanes. Los datos para la elaboración de dichas graficas se muestran en la tabla. Que esta al final de este informe.
La ecuación de la gráfica de la fuerza magnética contra el inverso del cuadrado de la separación es de la siguiente forma
Donde se calcula siguiente forma: ∑( ) ∑( )
∑
de
la
∑
(∑
)
Y se calcula de la siguiente manera: ∑
∑ ∑( )
En
ese
sentido y
[∑( ) ] ∑ (∑
se
)
tiene
que
Así que la ecuación de la gráfica ( ) es: Nota: la gráfica de la ecuación anterior se anexa al final de este informe.
El fenómeno producido por imanes cuando se colocan los polos de igual signo mirándose entre sí, se llama fuerza magnética y es la que hace flotar el imán que se encuentra en la parte superior de la barra de madera.
Al agregar peso al imán que se encuentra en la parte superior, flotando, la fuerza magnética varía. En este caso se puede decir que la magnitud de la fuerza aumenta, ya que el peso es mayor y como es decir la fuerza magnética en este caso es directamente proporcional al peso. Durante la práctica se produjeron algunos errores que fueron muy difíciles de corregir. Por ejemplo en la toma de datos; al medir la distancia entre los polos que se hallaban frente a frente no se pudo tener una exactitud en dichas medidas ya que los imanes estaban desgastados en los bordes, el imán en la parte superior se inclinaba hacia un lado y al tratar de ponerlo en equilibrio lo se debía hacer a “ojo”, es decir no había seguridad en que en realidad el imán estuviese en equilibrio. Otro error que se pudo observar fue que el nivel de la mesa influía también a la hora de poner el sistema en equilibrio.
CONCLUSIONES De esta práctica concluir lo siguiente
se
BIBLIOGRAFÍA puede
1. La fuerza magnética se diferencia de la fuerza eléctrica en los siguientes aspectos:
La fuerza eléctrica siempre está en la dirección del campo eléctrico, mientras que la magnética es perpendicular al campo magnético.
La fuerza magnética sólo actúa cuando la carga está en movimiento, mientras que la eléctrica actúa siempre.
La fuerza eléctrica efectúa trabajo al desplazar una partícula cargada, en tanto la magnética (asociada a un estable) no trabaja cuando desplaza la partícula, por tanto no varía su energía cinética. 2. La fuerza magnética y la fuerza eléctrica tienen en común los siguientes aspectos: Los fuerza de signos contrarios se atraen y las de signos iguales se repelan entre sí.
Serway, R.; Faughn, J. Física (2001); 5ta. Edición; Pearson Educación, México. REITZ, John R. Y MILFORD Frederick. Fundamentos de la teoría electromagnética. Massachusetts, EE.UU. Addinson-wesley Publishing Company. Eusebio Sguario, Dell'elettricismo, o sia delle forze elettriche de’ corpi svelate dalla física sperimentale, Venecia, 1746, http://books.google.es/books ?id=X-InAAAAMAAJ Universidad de Alicante, departamento de física, ingeniería de sistemas y teoría de la señal (2005). Interacción magnética: acciones entre imanes. Electromagnetismo y Materia. Feynman vol. 2. Ed.Addison Wesley Iberoamericana Fundamentos de la teoría electromagnética. Reitz Milford and Christy. Ed. AddisonWesley Iberoamericana.
medición
Peso kg
Separación ( )
1 2 3 4 5 6 7 8
0.032 0.0675 0.0979 0.1527 0.1846 0.2165 0.1225 0.1542 1.0724
0.023 0.017 0.013 0.008 0.007 0.006 0.011 0.009 0.094
∑
(
0.000529 0.000289 0.000169 0.000064 0.000049 0.000036 0.000121 0.000081 0.00133
1890.359 3460.207 5917.159 15625 20408.163 27777.778 8264.462 12345.678 95688.806
)
68.430 233.563 579.289 2385.937 3767.346 7125.000 1012.396 1903.703 17075.664
(
)
3573457.149 11973032.48 35012770.63 244140625 416493117 771604950.6 68301332.15 15241765.3 1703515050
GRAFICA DE LA FUERZA MAGNÉTICA CONTRA EL CUADRADO DEL INVERSO DE LAS DISTANCIAS.
FUERZA MAGNÉTICA
GRAFICA DE LA FUERZA MAGNÉTICA VS LA DISTANCIA QUE SEPARA LOS POLOS DE LOS IMANES
DISTANCIA
