ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA C

Magnetismo

Nombre:

Luis Andrés Añazco Toro

Profesor:

Ing. José Sacarelo

Paralelo: 17

I Término del 2012

Fecha de Entrega:

Miércoles, 7 de agosto de 2012

Año:

2012 - 2013

Objetivos:

Analizar algunas propiedades de campos magnéticos, utilizando los siguientes aspectos:

Fuerzas y torques ejercidas por campos magnéticos permanentes sobre cuerpos localizados dentro de su influencia.

Distorsión del campo magnético, causado por la presencia de ciertas sustancias situadas en su seno.

ResumenEn la práctica de laboratorio de fisica c realizada hace 1 semana, en esta práctica de magnetismo tratamos de resolver en mayor parte preguntas conceptuales con los conocimientos adquiridos de física ya que la gran mayoría eran preguntas teóricas.

Por otra parte tuvimos que graficar las líneas de campo magnético para distintos tipos de imanes y ver cómo estaban distribuidas esas líneas, además comprendimos que no todo metal tiene propiedades magnéticas y logramos observar el efecto que tiene las fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento a diferencia de el parcial pasado donde las analizábamos en reposo.

Para la realización de este experimento se utilizaron los siguientes materiales:1. Imán en forma de herradura2. Frasco de plástico3. Varilla cuadrada de Fe4. Frasco de limallas de Fe5. Carrete de Ruhmkorff6. Fuente de tensión regulable7. Tubo de rayos catódicos8. Cuba electrolítica9. Imán cilíndrico10. Electrodos anulares de Cu11. Interruptor un polo un borne12. Sulfato de Cu13. Agua14. Brújula de bolsillo

IntroducciónCada electrón es por su naturaleza, un pequeño imán. Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados.

Área que se ve afectada por perturbaciones magnéticas generalmente es creado por imanes y en las proximidades a estos, es una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor q y que se desplaza a una velocidad , sufre una fuerza perpendicular y proporcional a la velocidad, y a una propiedad del campo, llamada inducción magnética, en ese punto:

La existencia de un campo magnético se pone en evidencia por la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que pone en evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO:

Del mismo modo que el campo eléctrico E puede representarse mediante líneas de campo eléctrico, también el campo magnético B puede ser representado mediante líneas de campo magnético. En ambos casos, la dirección del campo viene indicada por la dirección de las líneas de campo, y la magnitud del campo por su densidad. Existen, sin embargo, dos importantes diferencias entre líneas del campo eléctrico y líneas de campo magnético:

1. Las líneas de campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva, mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.

2. Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; las líneas de campo magnético forman circuitos cerrados. Con los polos magnéticos aislados aparentemente no existen, no hay puntos en el espacio donde las líneas de campo magnético comiencen o terminen.

Vamos a ver un par de figuras donde se muestran las líneas de campo, tanto fuera como dentro de una barra imanada:En la primera figura, vemos las líneas de campo magnético dentro y fuera de una barra magnética. Las líneas emergerían del polo norte y entrarían en el polo sur, pero carecen de principio y fin. En su lugar forman circuitos cerrados.

En esta segunda figura, vemos las líneas de campo magnético que son exteriores a una barra imanada, visualizadas por limaduras de hierro.

MOVIMIENTO EN UN CAMPO MAGNÉTICOUna partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza Fm=q·v x B. El resultado de un producto vectorial es un vector de

módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvB senθ dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad v y campo B. y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el

sentido es el del producto vectorial v x B, como en la figura izquierda. Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial v x B, figura de la derecha

Una partícula cargada describe órbita circular en un campo magnético uniforme. El radio de dicha órbita, se obtiene a partir de la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme: fuerza igual a masa por aceleración normal.

TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS

Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo.

En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, que se produce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor.

Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.

Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor. Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este.

El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el inductor.

Procedimiento Experimental

a) a) Fuerzas ejercidas por campos magnéticos

En la muestra constituida por clavos de Fe, pernos de Cu, de Al pedazos de corcho, papel, acerque el imán de su equipo y observe a los objetos que atrae e identifique el material con el cual son elaborados. Acerque dos clavos de Fe al imán como se indica en la figura 1, analice lo que sucede. Verifique lo que sucede con la varilla de Fe de la figura 2, identifique la polaridad de la misma. Registre sus observaciones en el informe al final de esa práctica.

b) Patrón del campo magnéticoSobre el imán ponga un vidrio, papel o cartulina y sobre el espolvoree limallas de Fe. Golpee levemente al vidrio. Registre en el informe los patrones del campo magnético que observa con los imanes que se muestren en las figuras.

c) Fuerzas magnéticas sobre cargas eléctricas en movimiento

Arme el equipo como se muestra en la figura 7. Acerque el imán al tubo de rayos catódicos previamente funcionando de tal manera que el campo magnético:-Se acerque al observador-Se aleje del observadorAnalice el comportamiento del haz de electrones del tubo de rayos catódicos. Registre sus observaciones.

d) Cuba electrolíticaArme el equipo como se sugiere en la figura 8. Diluya sulfato de cobre en agua acidulada dentro de la cuba electrolitica. Conecte el interruptor S de la cuba electrolitica. Analice lo que sucede con el electrolito y registrelo en su informe.

Observaciones y Datos

Escriba sus observaciones acerca de los experimentos realizados en esta práctica.a) Fuerza ejercidas por campos magnéticos. a1) Que materiales fueron atraídos por el imán?

La atracción de los materiales atraídos por el imán fueron aquellos que poseen propiedades magnéticas como fueron los clavos (Fe), los pernos (Fe).a2) Que materiales no fueron atraídos por el imán?

En la práctica no fueron atraídos por el imán los siguientes objetos: la tuerca (Al), un corcho y un pedazo de papel y el Cu.

a3) Que sucede con la varillas de Fe de la figura 2?Si se aproxima una varilla de hierro a un imán se induce y adquiere propiedades magnéticas por lo que atrae a los tornillos de hierro, puesto que mientras mas fuerza mayor será el campo.

b) Patrón del campo magnético b1) Grafique los patrones de campo magnético que observo en este experimento.

b2) Comente sus observaciones sobre las características de las líneas de campo observados

Cuando colocamos las laminas de acetato sobre los diferentes imanes y colocarlas limallas de Fe observamos que las líneas de campo magnético salen del polo norte y llegan al polo sur formando líneas cerradas nunca se chocan unas con otros similar a las líneas de Fuerza eléctrica.

c) Fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento.C1) Observaciones cuando el campo magnético se acerca al observador.Cuando se acerca el campo magnético al observador del tubo de rayos catódicos se pudo observar que el haz de luz no permanece constante, es decir que se desvía hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la polaridad del imán (campo magnético).

C2) Observaciones cuando el campo magnético se aleja del observador.

Cuando se aleja el campo magnético al observador del tubo de rayos catódicos se pudo observar que el haz de luz permanece constante, es decir no sufre ninguna desviación

.d) Cuba Electrolíticad1) Observaciones al activar la cuba electrolítica.Una cuba electrolítica es básicamente un recipiente en el cual hay un electrolito en solución o fundido y al cual se le adosan dos electrodos alimentados con corriente continua. Cuando la activamos los cationes que son iones positivos migraban hacia el electrodo negativo logrando que las partículas de sulfato de cobre describan una trayectoria circular

Discusión Analisis

a) Explique el comportamiento de los clavos en la figura 1.

El hierro son ejemplos bien conocidos de materiales que exhiben propiedades magnéticas en el cual sus átomos o iones se comportan como pequeños imanes que interactúan entre sí.

b) Identifique el campo magnético inductor y el campo magnético inducido en la figura2.

El campo magnético inductor es el imán y el campo magnético inducido es la varilla de hierro (Fe).

c) Pueden haber imanes con un número impar de polos?

Un mono polo magnético es una partícula que tiene únicamente un polo magnético (norte o sur). Teóricamente, nada impediría la existencia del mono polo magnético; incluso, su existencia se hace necesaria en algunas teorías de la creación del Universo. No obstante, esto no significa que existan, pues hasta ahora todos los intentos de crear un mono polo magnético en aceleradores de partículas han fracasado.

c) d) Porque en el dispositivo utilizado en la figura 8 deben utilizarse electrodos de cobre?

En el dispositivo utilizado en la figura 8 se utilizo electrodos de cobre debido a que el cobre no tiene propiedades magnéticas pero si tiene propiedades eléctricas.

Conclusiones

En esta práctica pudimos concluir que un imán siempre apunta el norte magnético como lo realizamos con los imanes para descubrir cual lado era positivo y cual negativo

Pudimos también bosquejar las líneas de campo eléctrico para distintos imanes y observar cuáles eran sus patrones

Otra de las cosas que podemos concluir es que aprendimos que no todos los máteles poseen propiedades

Observamos también el funcionamiento de un motor líquido y las carcomas girando en su interior.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

guía de laboratorio de ‘’Física C’’ Serway , A, (1993), Física , vol. II. Pag. 819- 823 Edit McGraw-HiH, tercera edición revisada. http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magnético