1
Universidad Nacional de la Patagonia San
Juan Bosco
Física II
Trabajo Práctico de Laboratorio N°5
MAGNETISMO
Bitsch, Alan
Molina, Teresa
Olmedo, Emiliano
Tureuna, Sabrina
Quintero, Dante
2023
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Laboratorio de Magnetismo, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física
El laboratorio consiste en el tema Magnetismo, consiste en varias experiencias
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2022/2023
1 / 27
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Universidad Nacional de la Patagonia San
Juan Bosco
Física II
Trabajo Práctico de Laboratorio N° 5
MAGNETISMO
Bitsch, Alan
Molina, Teresa
Olmedo, Emiliano
Tureuna, Sabrina
Quintero, Dante
EXPERIENCIA 1:
Campo magnético de una bobina circular. Experimento de Oersted.
El experimento de Oersted demostró que al poner objetos que estaban cargados
eléctricamente cerca de imanes, se ejercía una única fuerza entre ellos. Esta fuerza es de
atracción global como la que existe entre cualquier objeto cargado de electricidad y un
objeto neutro.
OBJETIVO:
Detectar con una brújula, el campo magnético B originado por una corriente I en una
bobina circular, determinando así la forma y sentido de la correspondiente línea de
campo. Comparar las líneas de campo magnético B con las ya conocidas líneas de
campo eléctrico E.
EQUIPO:
Fig.3 - Equipo completo
Parte a:
Conectamos del borne positivo de la fuente a un polo de resistencia, del otro polo
extremo anclamos al borne negativo de la fuente.
Encendemos la fuente y desplazamos el indicador de campo (imán que indica la
polaridad del campo magnético) por el largo de la bobina detectando el campo y la
trayectoria de las líneas del campo imaginarias.
Fig. 1- Bobina circular de cobre esmaltado
Fig.2 - indicador de campo
GRAFICAMENTE:
CONCLUSION:
A partir de la experiencia realizada llegamos a la conclusión que la dirección y sentido
del campo magnético en la bobina es de izquierda a derecha y la corriente al atravesar la
misma posee sentido antihorario. Dicha información es comprobada por la regla de la
mano derecha.
La diferencia principal que se puede observar es que las líneas de campo eléctrico
comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas, en cambio las
líneas de campo magnético forman circuitos cerrados. Es decir, las líneas de fuerza de
campo eléctrico son abiertas mientras que la del magnético son cerradas.
Otra diferencia es a la hora de señalar las cargas en el campo eléctrico, es decir una
positiva y otra negativa (igual puede analizarse sobre una sola carga puntual en el vacío
lo cual cambia las líneas de campo). En cambio, en el campo magnético, se divide en
polos, el norte y el sur, los cuales siempre van a estar en conjunto, no se puede analizar
las líneas del campo de forma aislada por polos.
Una vez realizada la experiencia a y b, podemos llegar a la conclusión que, para poder
generar un campo magnético en un solenoide, es necesario que, en este pase corriente
con cierta intensidad, que hará variar el campo magnético producido, y dependiendo de
la orientación en la que se encuentren las cargas positivas y negativas (el sentido de la
corriente), el campo cambiara y se invertirá con sus respectivas polaridades.
Por otra parte, en cuanto a las líneas de cambio que se producen, por parte del campo
magnético, estas producen ciclo que va de izquierda a derecha (respecto al sentido de la
corriente), en cambio el campo eléctrico producido es saliente de las cargas positivas y
entra en las negativas.
A partir de la regla de la mano derecha podemos determinar el sentido de las líneas de
fuerza, al igual que el campo magnético B creado por una corriente rectilínea o el de
una corriente circular si se aplica a un tramo corto de la misma.
Fig.
SIMULADOR “LABORATORIO ELECTROMAGNETICO DE FARADAY”
En la bobina encuentro el mayor campo magnético:
Valor de campo magnético: 300 G
Primer alejamiento de la bobina
Valor del campo: 3,57 G
Segundo alejamiento de la bobina:
Valor del campo: 0,25 G
Fig.
Fig.
Fig.
PUNTO DEL ESPACIO DONDE AMBAS COMPONENTES DEL CAMPO
MAGNETICO SON NEGATIVAS
COMPONENTES:
B
x
= - 0,13 G
B
y
= - 0,63 G
DIAGRAMA:
Fig.
Fig.
Fig.
EXPERIENCIA 2
Fuerzas de interacción electrodinámicas
OBJETIVO:
Demostrar que, un conductor con corriente dentro de un campo magnético B, aparecen
fuerzas de interacción.
EQUIPAMIENTO:
Fig.17 - Imán permanente.
Fig.18 - Resistencia para limitar corriente.
Fig.20 - Columpio conductor.
Fig.21- Fuente de corriente continua.
Fig.19 - Amperímetro
De esta manera, comprobamos que la fuerza va en dirección saliente a la hoja, y el
campo magnético se dirigirá hacia abajo.
Situación 2.
Fig. 24 - Situación 2.
Donde deducimos:
M
Fig.25 - Sistema de referencia de situación 2.
La fuerza magnética irá dirigida en la misma dirección que la situación 1, al haber
invertido el campo magnético y el flujo de corriente.
Situación 3.
Fig.26 - Situación 3.
Donde deducimos:
M
Fig.27 - Sistema de referencia de situación 3.
OBSERVACIONES:
Realizamos variaciones de corriente durante la realización de la experiencia, denotando
que si subimos la intensidad de corriente, la fuerza magnética será mayor, obedeciendo
con la ecuación anteriormente planteada (la corriente es directamente proporcional a la
fuerza magnética). La corriente que llegaba al columpio podíamos variarla de dos
maneras: disminuyendo la resistencia variable, o aumentando el paso de corriente desde
la fuente de corriente continua.
Cuando invertimos la polaridad del circuito, notábamos que el amperímetro tomaba
medidas cuando la circulación de la corriente era en un sentido específico. Esto es
porque el amperímetro, para que funcione eficazmente, se debe conectar de una manera
específica. Esto sucede porque tiene polaridad para conexión, y no posee su 0 absoluto
entre dos intervalos equivalentes (como por ejemplo el galvanómetro analógico que
utilizamos en el Laboratorio 3).
Cálculo del campo magnético B del imán permanente.
Para calcular el campo magnético del imán permanente, necesitamos de ciertos datos
que procedimos a medir. A continuación, los datos tomados:
s
2
Aplicamos la primera Ley de Newton asumiendo que se trata de un fenómeno estático:
Fig. Fig.
x
M
M
y
Obteniendo así los siguientes valores:
M
Retomando con la ecuación de la fuerza magnética:
M
M
M
Por lo que obtenemos un valor del campo magnético:
CONCLUSIONES:
Realizar las experiencias previamente desarrolladas nos ayudó a comprender
herramientas útiles como el uso de la regla de la mano derecha, para identificar la
dirección y sentido del campo magnético o las fuerzas magnéticas; como también
comprender cómo influye el magnetismo en circuitos de corriente continua.
Los ensayos realizados ayudaron a afianzar los conceptos del electromagnetismo.
Fig.35 - Interacción en ausencia de
corriente
Fig.36 - Dirección del campo magnético de una bobina. (Nótese que
esto no representa las líneas de campo de la misma, solamente el
sentido del campo magnético en el lado representado.)
Nó
Ensayo 2a: Bobina casera con bobina de 800 vueltas con núcleo de hierro.
Se realizó el mismo procedimiento del ensayo 2, pero introduciendo un núcleo de hierro
dentro de la bobina de 800 vueltas para evaluar su efecto en la experiencia.
Análisis y Conclusiones
Ensayo 1
En primer lugar: al no tener la bobina conectada a la fuente, la misma no muestra
ninguna fuerza al acercarse el imán a esta, por lo que podemos confirmar que las fuerzas
producidas en esta experiencia se deben al flujo de corriente a través de las bobinas.
Al conectar la bobina, la dirección del campo magnético (coincidente con el “norte” en un
imán) en el centro la misma viene dada por la regla de la mano derecha:
Al hacer interactuar la bobina con el imán, ocurre lo que ocurriría al acercar un imán a
otro: los polos iguales se repelen, y los opuestos se atraen (lo cual es esperado, dado
que, como vimos en la experiencia 1, las líneas del campo magnético del bobinado son
idénticas a las producidas por un imán permanente).
Fig.37 - Repulsión Bobina-Imán
Fig. 38 - Atracción Bobina-Imán
Fig.39 - Atracción Bobina-Bobina Fig.40 - Repulsión Bobina-Bobina
Al invertir el flujo de la corriente, se invierte la dirección del campo, por lo que ahora al acercar
el polo norte del imán al bobinado por cada uno de los lados, ocurre lo contrario a lo
observado anteriormente (esto da a entender que invertir el sentido de la corriente invierte
los “polos” del bobinado.
Ensayo 2
Luego del ensayo 1, es sensible asumir que, dado que una bobina interactúa con el imán
permanente como si fuera sí misma un imán, la interacción entre 2 bobinas se corresponde
con la interacción entre 2 imanes.
Dicha asunción es correcta. Observamos una fuerza de atracción cuando los sentidos de las
corrientes son iguales (porque así quedan alineados los polos opuestos), y una fuerza de
repulsión al invertir la orientación de una de las bobinas (dado que así quedan alineados los
polos iguales).
Ensayo 2a
La adición del núcleo de hierro no tuvo un efecto en el sentido de la fuerza entre las bobinas,
pero sí tuvo un efecto significante en el módulo de la misma. Añadir el núcleo produjo un
aumento considerable tanto en la atracción como la repulsión entre las mismas.
Experiencia 4 Leyes de Faraday – Lenz. Inducción electromagnética
OBJETIVO:
Tenemos como objetivo realizar ensayos básicos demostrativos del fenómeno de
inducción electromagnética.
PROCEDIMIENTO
Ensayamos el circuito inducido utilizando la bobina 2.
La Fig. 4 muestra lo que sería básicamente la experiencia. El miliamperímetro señalará
las fluctuaciones de intensidad de corriente que se produzcan en la bobina al mover el
imán. Colocar el imán y desplazarlo (introduciéndolo y extrayéndolo) por el interior de
la bobina suavemente, y con distintas rapideces.
Fig. 44 - circuito teórico de la experiencia
Colocar el imán y desplazarlo (introduciéndolo y extrayéndolo) por el interior de la
bobina suavemente, y con distintas rapideces.
Actividad:
a) En función de la observación de señalizaciones del miliamperímetro, se solicita
explicar detalladamente el sentido de las corrientes inducidas en términos de las
leyes de Fardar-Lenz cuando se mueve el imán en un sentido y en el otro.
DESARROLLO:
Contamos con la bobina 2- solenoidal de 800 vueltas (𝑁 = 800) siendo el sentido del
bobinado (que ingresaría por el borne negro y saldría por el borne rojo) un sentido
horario (el sentido en que se arrolla el bobinado). El miliamperímetro me mide en
ambos sentidos. Cuando la corriente convencional ingresa por el borne izquierdo, la
aguja se mueve a la derecha, y cuando ingresa por el borne izquierdo la aguja se
moverá hacia la izquierda.
La parte azul del imán representa el polo sur y la parte roja el polo norte.
Cuando introduzco el imán permanente dentro del bobinado, vemos que la corriente
inducida se mueve hacia un sentido, y cuando lo retiro del bobinado, la corriente se
mueve hacia el otro sentido.
Fig. 46 - Introducción del imán y medición de corriente en un sentido
Fig. 47 - extracción del imán y medición de corriente en distinto sentido.
Fig. 45 - Circuito experimental de la bobina 2