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En este documento se presenta una práctica realizada sobre los campos magnéticos mediante el uso de imanes y limaduras de hierro. Se explican los conceptos básicos de campos magnéticos, se muestran experimentos para visualizar las líneas de fuerza y se concluye que las corrientes eléctricas generan campos magnéticos. Además, se relacionan los experimentos con la Tierra y su campo magnético.
Qué aprenderás
Tipo: Resúmenes
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Universidad tecnológica de tula Tepeji Asignatura: Electricidad y Magnetismo Carrera: Mecatrónica Tema: Principios básicos de la Magnetismo Grupo: 1MCR-G Elaborado por: Francisco Xavier Hernández Álvarez
Campo magnético Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad). La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo. Líneas de campo magnético. El campo magnético es la agitación que produce un imán a la región que lo envuelve. Se representa con líneas de campo que parten por el exterior del imán del polo norte al polo sur, y por su interior a la inversa, del polo sur al norte. Son líneas que no se cruzan y se separan unas de otras y del imán, tangencialmente a la dirección del campo en cada punto. Este recorrido de las líneas de fuerza es el circuito magnético y la cantidad que lo forman se llama flujo magnético. Su intensidad es inversamente proporcional al espacio entre las líneas (a menos espacio, más intensidad) Espectro magnético El espectro magnético de un imán permite no sólo distinguir con claridad los polos magnéticos, sino que además proporciona una representación de la influencia magnética del imán en el espacio que le rodea. Esta imagen física de la influencia de los imanes sobre el espacio que les rodea hace posible una aproximación relativamente directa a la idea de campo magnético.
Cómo hacer una brújula en casa Qué se necesita
Necesitarás adquirir al menos un imán de barra, un imán de herradura, cartulina u hojas blancas y suficiente limadura de hierro para reproducir el experimento que se explica En esta primera experiencia vamos a utilizar limaduras de hierro para "visualizar" las líneas de fuerza del campo magnético. Material necesario Limaduras de hierro Imanes Un papel Un salero para rellenar con las limaduras de hierro y poder espolvorearlas más fácilmente Las limaduras de hierro pueden comprarse en tiendas de juguetes científicos. También pueden obtenerse minúsculos hilos de hierro (cumplen el mismo papel que las limaduras) cortando con unas tijeras un estropajo de lana de acero (o de hierro) de los que se utilizan en la cocina para fregar las sartenes y cazuelas). ¿Qué vamos a hacer? Vamos a cubrir un imán con una hoja de papel y vamos a espolvorear lentamente las limaduras sobre el papel. Observa como las limaduras se van orientando y dibujando las líneas de campo. Para recuperar las limaduras separa con cuidado el papel del imán y vuelve a echarlas al recipiente (salero). Ten cuidado de que el imán no entre en contacto con las limaduras, porque puede resultar un tanto trabajoso el separarlas. Lo mejor es que previamente forres el imán con plástico del que se utiliza para envolver los alimentos. Sigue experimentando Prueba con distintos tipos de imanes y de diferentes formas. Enfrenta los polos de dos imanes (tanto iguales como diferentes) y observa lo que ocurre al añadir las limaduras de hiero.
Reproducción del experimento de Oersted
. En 1820 Hans Christian Oersted, un científico danés, realizó un experimento crucial en la historia de la Física, ya que con él se demostró la unión entre electricidad y magnetismo. El experimento de Oersted fue muy sencillo: colocó una aguja imantada próxima a un conductor por el que circulaba una corriente eléctrica. Increíblemente la aguja se desvió evidenciando la presencia de un campo magnético. La conclusión era bastante sencilla: las corrientes eléctricas generan campos magnéticos, demostrándose de esta manera la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos. Objetivo. Comprobar la relación entre la corriente eléctrica y el campo magnético. 1. Materiales. 2. Pila petaca. – 3. Cable (hilo conductor). – 4. Brújulas. – 5. Trozo de corcho. Procedimiento.
Conclusiones. En conclusión en los tres experimentos que realizamos el día de hoy se puede decir que todos pan relacionadas al magnetismo sobre la Tierra y sobre nosotros ya que aprendimos a hacer una brújula solo hay montando la punta de ella y poniendo la sobre un poco de agua también comprendimos que al unir los Polos opuestos de una batería mediante un cable rodeando la brújula creamos un campo magnético también comprendimos que en colocando limadura de hierro sobre un imán podemos ver las líneas del campo magnético de este qué al igual que el imán la Tierra tiene un campo magnético protegiéndonos así de las grandes cantidades de radiación que emite el sol ¿qué es lo que describe la limadura de hierro al rociarla encima del imán? La limadura de hierro sobre una cartulina nos muestra los campos magnéticos de este imán ya que la limadura de hierro se alinea con las líneas de atracción de su campo magnético logran manos Mostrar este. ¿Por qué la brújula apunta siempre a un polo específico de la tierra? Piensa que existe un imán gigante dentro de la Tierra que va desde el Polo Norte al Polo Sur. Si la aguja apunta hacia el Polo Norte es porque el imán gigante dentro de la Tierra ( magnetismo) tiene su extremo sur (contrario al del imán de la brújula) en el Polo Norte, girando siempre en dirección Norte. ¿Por qué la brújula se ve afectada por el conductor cuando circula una corriente por él? colocando una aguja imantada cerca de una corriente eléctrica, increíblemente la aguja se desvía evidenciando la presencia de un campo magnético en este, tomando esto en cuenta las corrientes eléctricas generan Campos magnéticos.
Bibliografía . ( Glosario: Campo magnético , s/f) Glosario: Campo magnético. (s/f). Europa.eu. Recuperado el 21 de septiembre de 2022, de https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/es/ campos-electromagneticos/glosario/abc/campo-magnetico.htm (Kraus, 2000) Kraus, J. (2000). Electromagnetismo: Con aplicaciones. McGraw-Hill Companies. (Tecnología aeronáutica - Kimerius Aircraft, s/f) Tecnología aeronáutica - Kimerius Aircraft. (s/f). Kimerius.com. Recuperado el 21 de septiembre de 2022, de http://kimerius.com ( Reproducción del experimento de Oersted , s/f) Reproducción del experimento de Oersted. (s/f). Csic.es. Recuperado el 21 de septiembre de 2022, de https://www.csicenlaescuela.csic.es/proyectos/magnetismo/experiencias/ iesjuancierva/pdf/Reproduccion%20del%20experimento%20de %20Oersted.pdf ( ¿Qué son los campos magnéticos? , s/f) ¿Qué son los campos magnéticos? (s/f). Khan Academy. Recuperado el 21 de septiembre de 2022, de https://es.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-and-magnetic- fields/magnetic-field-current-carrying-wire/a/what-are-magnetic-fields (BBC News Mundo, 2013) BBC News Mundo. (2013, septiembre 3). Cómo hacer una brújula en casa. BBC. https://www.bbc.com/mundo/noticias/2013/09/130903_experimento_brujula_c asera_finde (Univision, 2012) Univision, P. (2012, noviembre 3). ¿Por qué las brújulas apuntan al norte? Univision. https://www.univision.com/explora/por-que-las-brujulas- apuntan-al-norte El origen de la electrostáticas se genera por uno de sus precursores el filósofo griego Tales de Mileto (640-546 a.C.) que al observar el ámbar previamente frotado con una piel de
4. Frotamiento de los cuerpos. (Telas, plásticos, etc...) ¿Qué es un electrón? Es la partícula esencial más pequeña que compone un átomo y que presenta la menor carga posible en lo referente a la electricidad negativa. Se sitúa en torno al núcleo del átomo. (Raymond Serway & Beichner, Física para Ciencias e Ingeniería, 2002) ¿Qué es una carga eléctrica? Es la cantidad de electricidad acumulada en un cuerpo, es decir, cualquier tipo de cuerpo, se compone de átomos y éstos de partículas elementales como los electrones, protones y neutrones. (Raymond Serway, 2014) Campo eléctrico Campo eléctrico son cargas eléctricas, las cuales si son de diferente signo se atraen en cambio sí son de igual signo se rechazan esto quiere decir que las cargas eléctricas influyen sobre la región que está a su alrededor. (Montiel, 2014) CARGA DE UN ELECTRÓN Un cuerpo tiene carga negativa si tiene exceso de electrones, y carga positiva si tiene carencia o déficit de ellos. Por tal motivo, la unidad elemental para medir carga eléctrica es el electrón. (Montiel, 2014) La carga eléctrica de un electrón es la siguiente: 1 Electrón = −1.6 × 10−19C Métodos y el proceso de carga de los cuerpos. Si un cuerpo tiene carga positiva, esto no significa exceso de protones, pues no tienen facilidad de movimiento como los electrones. Por tanto, debemos entender que la carga de un cuerpo es positiva si pierde electrones y negativa cuando los gana. (Montiel, 2014) Existen algunos métodos para la carga de los cuerpos que son las siguientes (Montiel, 2014): Frotamiento: el frotamiento es una forma sencilla de cargar eléctricamente un cuerpo, por ejemplo: cuando el cabello se peina con vigor, pierde algunos electrones, adquiriendo
entonces carga positiva. Mientras tanto, el peine gana dichos electrones y su carga final es negativa. Por tanto, los cuerpos quedan cargados por frotamiento con cargas opuestas, los cuerpos cargados por frotamiento producen pequeñas chispas eléctricas. Contacto: Este fenómeno se origina cuando un cuerpo saturado de electrones cede algunos a otro cuerpo con el cual tiene contacto. Pero si un cuerpo carente de electrones, o con carga positiva, se une con otro, atraerá parte de los electrones de dicho cuerpo. Inducción: Esta forma se presenta cuando un cuerpo se carga eléctricamente al acercarse a otro ya electrizado, por ejemplo: una barra de plástico cargada se acerca a un trozo de papel en estado neutro o descargado; a medida que la barra se aproxima, repele los electrones del papel hasta el lado más alejado del átomo. Así pues, la capa superficial del papel más próxima a la barra cargada, tiene el lado positivo de los átomos, mientras la superficie más alejada tiene el lado negativo. Como la superficie positiva del papel está más cerca de la barra que la superficie negativa, la magnitud de la fuerza de repulsión es menor a la de atracción y la barra cargada atrae el pedazo de papel. El trozo de papel, considerado como un todo, es eléctricamente neutro, así como cada uno de sus átomos; pero las cargas se han redistribuido, aunque no hubo contacto entre el papel y la barra, la superficie del papel se cargó a distancia, esto es, por inducción. Unidades de medida de carga eléctrica: En el Sistema Internacional (SI) se utiliza el coulomb (C). Un coulomb representa la carga eléctrica que tienen 6 trillones 240 mil billones de electrones, es decir (Montiel, 2014): 1 Coulomb = 1C = 6.24 × 1018 Electrones Por tanto, si un cuerpo tuviera una carga negativa de un coulomb, significaría que tiene un exceso de: 6.24 × 1018 Electrones Una carencia de igual cantidad de electrones, si su carga fuera positiva. El coulomb es una unidad de carga eléctrica muy grande, por lo cual es común utilizar submúltiplos, como el milicoulomb mC = 1 × 10−3C, microcoulomb μC = 1 × 10−6C o el nanocoulomb nC = 1 × 10−9C.
