INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CIUDAD SERDÁN

ELECTROMAGNETISMO

Unidad 4

Leyes del Electromagnetismo

Práctica de cada ley.

INGENIERÍA MECÁNICA

DOCENTE: Ing. Maribel Moreno Alta

PRESENTA:

José Alfonso López Flores Control: 13CS0028

CIUDAD SERDÁN, PUE.; NOVIEMBRE 2014

N.C: 13CS0053 & 13CS INGENIERIA MECANICA

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 2

LEY DE GAUSS PARA EL MAGNETISMO

Nombre de la práctica: Demostración de la ley de gauss por medio de software de

simulación.

INTRODUCCIÓN

La ley de Gauss desempeña un papel importante dentro de la electrostática y del

electromagnetismo por dos razones básicas:

1. En primer lugar, porque permite calcular de forma simple el campo eléctrico debido a

una distribución de cargas cuando esta presenta buenas propiedades de simetría. En estos

casos, suele resultar mucho más simple usar la ley de Gauss que obtener E por

integración directa sobre la distribución de cargas, tal y como se ha descrito en el tema

anterior.

2. En segundo lugar, porque la ley de Gauss constituye una ley básica, no solo de la

electrostática, sino del electromagnetismo en general. De hecho, constituye una de las

ecuaciones de Maxwell (que son las ecuaciones que permiten describir todos los

fenómenos electromagnéticos).

La ley de Gauss puede interpretarse cualitativamente de forma simple usando el concepto de

líneas de campo. Como se vio en el tema anterior, el número de líneas de campo que parten de

una carga q es proporcional a dicha carga. De este modo, si una superficie cerrada imaginaria

encierra una carga en su interior, el número total de líneas que pasan través de ella debe ser

proporcional a la carga neta en su interior.

Además, como se puede apreciar en la figura, el número de líneas debe ser independiente de la

forma de la superficie que encierra a la carga. Este es esencialmente, desde un punto de vista

cualitativo.

OBJETIVO Observar y comprender el número de líneas de campo que atraviesan una cierta superficie

cerrada es directamente proporcional a la carga neta encerrada en su interior.

Material utilizado en la práctica.

Computadora Software Phet

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ELECTROMAGNETISMO 3

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Lo más sencillo es separar el problema en dos: uno con el campo eléctrico y otro con el

magnético.

El flujo (denotado como Φ) es una propiedad de cualquier campo vectorial referida a una

superficie hipotética que puede ser cerrada o abierta. Para un campo eléctrico, el flujo (Φ E) se

mide por el número de líneas de fuerza que atraviesan la superficie.

Para definir al flujo eléctrico con precisión considérese la figura, que muestra una superficie

cerrada arbitraria ubicada dentro de un campo eléctrico.

La superficie se encuentra dividida en cuadrados elementales ΔS, cada uno de los cuales es lo

suficientemente pequeño como para que pueda ser considerado como un plano. Estos elementos

de área pueden ser representados como vectores ΔS →, cuya magnitud es la propia área, la

dirección es perpendicular a la superficie y hacia afuera.

En cada cuadrado elemental también es posible trazar un vector de campo eléctrico E ⃗. Ya que

los cuadrados son tan pequeños como se quiera, E puede considerarse constante en todos los

puntos de un cuadrado dado.

Al igual que para el campo eléctrico, existe una ley de Gauss para el magnetismo, que se

expresa en sus formas integral y diferencial como

∮B ⃗ (r ⃗) ⋅dS ⃗ =0

∇⋅B ⃗ =0

Esta ley expresa la inexistencia de cargas magnéticas o, como se conocen habitualmente, mono

polos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras en el sentido

de que posee un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie

cerrada es nulo.

CAMPO ELÉCTRICO

Para visualizar esta ley usamos el simulador de campo eléctrico del phet para comprender un

poco mejor el comportamiento de las partículas en su entorno.

Al abrir el simulador vemos unos elementos los cuales son útiles para desarrollar esta práctica.

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ELECTROMAGNETISMO 4

Los elementos que se encuentra en el simulador son electrones, protones, medidor de voltaje y

sensores de campo eléctrico.

1. Para ver el comportamiento de dos cargas iguales vamos arrastrar dos electrones.

Dos cargas iguales se repelen y la fuerza de repulsión va hacer grande dependiendo de la

distancia en las que se encuentran.

2. Ahora vamos a probar con dos cargas diferentes.

Dos cargas diferentes se atraen y la fuerza de atracción dependerá de la distancia en la que se

encuentren las cargas.

Para conocer una de las propiedades del campo eléctrico se estudia qué ocurre con el flujo de

éste al atravesar una superficie. “Esta idea puede ser visualizada mediante el concepto de líneas

de campo. Si se tiene una carga en un punto, el campo eléctrico estaría dirigido hacia la otra

carga.”

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ELECTROMAGNETISMO 5

CAMPO MAGNÉTICO

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes

eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está

especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.

Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos

y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la

fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos

separados pero muy relacionados símbolos B y H

1.- En el simulador encontramos un imán y una brújula elementos importantes para la práctica.

2.-Si movemos la brújula o el imán el comportamiento va hacer lo que anteriormente se

demostró que polos iguales se repelen y polos diferentes se atraen.

Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el

momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad

cuántica fundamental, su espín. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son

dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético.

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ELECTROMAGNETISMO 6

Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto

Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como

transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.

CONCLUSIONES OBSERVACIONES

Al igual que la masa, la carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia. La unidad

de carga es el Coulomb(C).

Una carga eléctrica, como un punto en el espacio, crea una perturbación llamada campo

eléctrico. Es un campo vectorial (intensidad o magnitud y, dirección en cualquier punto en el

campo) representado por E. La unidad es el voltio por metro [V/m].

El vector de campo eléctrico creado por una carga, Q1, en el punto P en el espacio está

definido por:

Su dirección: El campo creado por Q1 está alineado con la carga Q1. Se dirige hacia la

carga si Q1 < 0 y lejos de la carga si Q1> 0.

Su intensidad o magnitud: E = (1/4πε0) Q1/r2 donde r es la distancia entre la carga, Q1,

y el punto P.

Su intensidad disminuye muy rápidamente con la distancia de r.

La perturbación eléctrica también puede ser definida por un campo escalar: el potencial

eléctrico, V. Este es un escalar algebraico (un número que puede ser negativo) cuya unidad es

el volt [V].

Una curva que conecta todos los puntos en el espacio que tienen el mismo potencial es una

equipotencial. El vector de campo eléctrico es siempre ortogonal (perpendicular) a las

equipotenciales, hacia el potencial decreciente.

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ELECTROMAGNETISMO 7

LEY DE FARADAY

Nombre de la práctica: Demostración de la ley de Faraday “Inducción electromagnética”.

INTRODUCCIÓN

Michael Faraday comunicó en 1831 sus primeras observaciones cuantitativas sobre fenómenos

relacionados con campos eléctricos y magnéticos dependientes del tiempo.

Observó la aparición de corrientes transitorias en circuitos en las tres situaciones siguientes: (i)

cuando se establecía o se suspendía una corriente estacionaria en otro circuito próximo; (ii) si

un circuito cercano por el que circulaba una corriente estacionaria se movía respecto del

primero; y (iii) si se introducía o retiraba del circuito un imán permanente. Valor de una variable

física.

Para ver cómo puede inducirse una Fem. Mediante un campo magnético variable, considere una

espira de alambre conectada a un galvanómetro. Cuando un imán se mueve hacia la espira, la

aguja del galvanómetro se desviará en una dirección, arbitrariamente mostrada hacia la derecha.

Cuando el imán se aleja de la espira, la aguja se desviará en la dirección opuesta.

Si el imán se mantiene estacionario en relación con la espira, no se observa ninguna desviación.

Por último, si el imán se mantiene estacionario y la espira se mueve, ya sea hacia o alejándose

del imán, la aguja se desviará.

A partir de estas observaciones se concluye que la espira ‘sabe” que el imán se está moviendo

en relación con él, pues experimenta un cambio en la intensidad del campo magnético. Por tanto,

parece que existe una relación entre la corriente y el campo magnético variable.

Estos resultados son muy importantes en vista de que ¡se establece una corriente aun cuando

no haya baterías en el circuito! A esta corriente se le llama corriente inducida, la cual se produce

mediante una fem inducida.

Ahora se describirá el experimento realizado por Faraday. Una bobina primaria se conecta a un

interruptor y a una batería. La bobina se enrolla alrededor de un anillo, y una corriente en la

bobina produce un campo magnético cuando el interruptor se cierra.

Una bobina secundaria también se enrolla alrededor de un anillo y se conecta a un

galvanómetro. No hay batería presente en el circuito secundario, y la bobina secundaria no esta

conectada a la primaria. Cualquier corriente detectada en el circuito secundario puede ser

inducida por algún agente externo.

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ELECTROMAGNETISMO 8

A primera vista, se podría pensar que no se detectaría ninguna corriente en el circuito

secundario. Sin embargo, sucede algo asombroso cuando se cierra ó abre repentinamente el

interruptor en el circuito primario.

En el instante en que se cierra el interruptor, la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección

y luego regresa a cero. En el instante en que se abre el interruptor, la aguja se desvía en la

dirección opuesta y de nuevo regresa a cero. Por último, el galvanómetro registra cero cuando

en el circuito primario hay una corriente estable o no hay ninguna corriente.

La clave para comprender lo que ocurre en este experimento es notar primero que cuando se

cierra el interruptor, la corriente en el circuito primario produce un campo magnético en la

región del circuito, y es este campo magnético el que penetra el circuito secundario.

Más aún, cuando se cierra el interruptor, el campo magnético producido por la corriente en el

circuito primario cambia de cero a algún valor durante algún tiempo finito, y es este campo

variable el que induce una corriente en el circuito secundario.

Puede inducirse en un circuito (el circuito secundario en la configuración) mediante un campo

magnético variable. La corriente inducida existe solo durante un breve tiempo mientras el campo

magnético a través de la bobina secundaria está cambiando.

Una vez que el campo magnético alcance un valor estable, la corriente en la bobina secundaria

desaparece. De hecho, el circuito secundario se comporta como si hubiera una fuente de Fem.

Conectada a él durante un breve instante.

Es usual afirmar que una Fem. Inducida se produce en el circuito secundario mediante un campo

magnético variable. En general, la Fem. Inducida en un circuito es directamente proporcional a

la rapidez de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito.

Como resultado de estas observaciones Faraday concluyó que una corriente eléctrica

Aunque el concepto de campo eléctrico, como lo conocemos ahora, no fue establecido

originalmente es su forma actual, su existencia y propiedades básicas fue propuesta por Michael

Faraday, a través de lo que llamo líneas de fuerza. Según Faraday:

1.- Las líneas de fuerza empiezan o terminan solamente en las cargas.

2.-El numero de líneas de fuerza que empiezan en una carga puntiforme positiva, o termina en

una carga puntiforme negativa, es proporcional a la magnitud de la carga.

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ELECTROMAGNETISMO 9

3.- Las líneas de fuerza se distribuyen simétricamente empezando en la carga positiva, o

terminando en la negativa.

4.- Las líneas de fuerza no pueden cruzarse unas con otras.

5.- La intensidad del campo eléctrico se visualiza a trabes del acercamiento relativo entre las

líneas de fuerza: a mayor densidad de líneas, mayor intensidad de campo eléctrico.

Estas características permiten visualizar campos eléctricos diversos. Las cargas eléctricas

producen “desniveles eléctricos” en el espacio, llamadas diferencias de potencial: cargas

positivas dan lugar a elevaciones de potencia mientras que las cargas negativas, a depresiones.

El “desnivel eléctrico” o potencial, se puede representar gráficamente gracias a las llamadas

líneas equipotenciales, similares a las curvas de nivel. La intersección entre las líneas

equipotenciales y las líneas de fuerza ocurre en ángulos rectos.

En cualquier lugar en el espacio donde hay un campo eléctrico que, como dijimos anteriormente,

es vectorial, hay también un campo escalar de potencial eléctrico. En este experimento veremos

cómo visualizar ambos campos para dos arreglos de cargas electrostáticas.

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

El objetivo de este proyecto es probar y comprender de manera simple la ley de inducción de

Faraday, que es el principio de inducción electromagnética.

MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO EN LA PARACTICA. Para poder realizar un Motor Eléctrico, es necesario tener:

1. Una pila alcalina

2. Una Goma ancha

3. Dos clips de papel grandes

4. Un Imán de cerámica rectangular

5. Alambre de cobre esmaltado grueso

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ELECTROMAGNETISMO 10

6. Un tubo

7. Bloque pequeño de Madera para la base

Para comprenderlo un poco mejor se necesita de software para ver el comportamiento del campo

eléctrico del imán y su interacción con el de los más materiales.

DESARROLLO

Con este experimento, Faraday aportó un nuevo concepto a la física moderna: inducción

electromagnética. Este hallazgo le condujo a la creación de la dinamo- máquina que transforma

la energía mecánica en energía eléctrica- y le empujó para conseguir formular las leyes generales

que rigen el comportamiento electromagnético de la materia.

El motor de rotación electromagnética de Faraday se define a partir de la rotación de imanes

alrededor de un cuerpo conductor de electricidad; sin embargo, durante el desarrollo del

proyecto se trata todo lo contrario; es decir, la rotación de conductores en torno a un imán.

Para llevar a cabo el desarrollo del motor eléctrico, fue necesario seguir las siguientes

instrucciones:

1.- Comenzando aproximadamente después de 3 pulgadas del extremo del alambre, se debe

envolver 7 veces alrededor del tubo. Es necesario cortar el alambre, dejando un sobrante de 3

pulgadas enfrente del punto de partida original.

2.- Envolver los dos extremos sobrantes alrededor de la bobina para fijarla, y extender los dos

extremos perpendiculares a la bobina.

3.- En un extremo, utilizar el papel de lija fino para quitar totalmente el aislante del cable. Se

debe dejar cerca de ¼ pulgada de aislante en el extremo donde el cable se ha enrollado a la

bobina.

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ELECTROMAGNETISMO 11

Para el otro extremo, es necesario colocar la bobina plana sobre una superficie y lijar,

suavemente, solo la parte superior para eliminar el aislamiento de solo la mitad superior del

cable. Una vez mas, se debe dejar ¼ pulgada de aislante completo en el extremo y donde el

cable envuelve la bobina

4.- Doblar los dos clips de papel de la siguiente forma. Esto será útil para sostener la bobina

formada por el alambre de cobre esmaltado.

5.- Pegar el imán de cerámica en la cara de la batería de la siguiente forma:

6.- Colocar la bobina en la horquilla formada por los extremos de la derecha de los clips de

papel. Es posible que se deba ayudar a empezar a girar la bobina; sin embargo, después de ello

la bobina debe comenzar a girar rápidamente. Si esto no es posible; es decir, si la bobina no gira,

es necesario cerciorarse de que ha sido eliminado todo el aislante de los extremos del cable.

Además, si la bobina gira irregularmente, debemos observar que los extremos estén centrados

en los laterales de la bobina.

Es necesario resaltar que el motor esta en fase solamente cuando se sostiene horizontalmente.

7.- Para mostrarlo, se necesitará probablemente construir una horquilla pequeña para sostener

el motor en la posición apropiada. Puede ser que también ayude el doblar los extremos de la

bobina un poco, de modo que, como se desliza a la derecha o a la Izquierda, los dobleces lo

mantengan en la posición apropiada.

1.

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 12

UTILIZANDO UN SOFTWARE DE SIMULACIÓN

En el software tiene algunos laboratorios sencillos que explican clara y sencillamente la Ley de

Faraday solo es necesario arrastrar lo elementos necesarios.

Primeramente al abrir este simulador veremos una imagen como la figura 1.1.En el área del

simulador hay varios elemento los cuales nos permitirán realizar la practica adecuadamente.

Cuando un imán se mueve hacia la espira, la aguja del galvanómetro se desviará en una

dirección, arbitrariamente mostrada hacia la derecha. Cuando el imán se aleja de la espira, la

aguja se desviará en la dirección opuesta.

Figura 1.1

Figura 1.3 Figura 1.2

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 13

Si el imán se mantiene estacionario en relación con la espira, no se observa ninguna desviación.

Si el imán cambia de polaridad el foco prende.

A partir de estas observaciones se concluye que la espira ‘sabe” que el imán se está moviendo

en relación con él, pues experimenta un cambio en la intensidad del campo magnético. Por tanto,

parece que existe una relación entre la corriente y el campo magnético variable.

Estos resultados son muy importantes en vista de que ¡se establece una corriente aun cuando no

haya baterías en el circuito! A esta corriente se le llama corriente inducida, la cual se produce

mediante una fem inducida.

Figura 1.4

Figura 1.5 Figura 1.6

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 14

CONCLUSIONES

Hemos puesto de manifiesto cómo un campo magnético puede crearse debido al movimiento de

cargas eléctricas, asimismo y de manera inversa, a través de sucesivos experimentos se puede

demostrar que la acción de un campo magnético puede originar el movimiento de cargas

eléctricas.

Es necesario un campo magnético variable (imán, bobina o cableen movimiento) para crear una

corriente eléctrica en el cable o en la bobina.

o Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenómeno como inducción

electromagnética. La corriente eléctrica inducida existe mientras dure la variación del

campo magnético.

o La intensidad de la corriente eléctrica es tanto mayor cuanto más intenso sea el campo

magnético y cuanto más rápido se muevan el imán y la bobina.

o

OBSERVACIONES

El generador logra producir energía en forma de corriente alterna. La corriente generada nos

permite observar algunos efectos de la misma sobre el circuito, como generar un campo

magnético.

Eso confirma que las hipótesis de Faraday están en lo cierto y se puede generar corriente

eléctrica por medio de un cable conductor y un campo magnético cuyo flujo magnético varíe a

través del conductor, de igual manera comprobamos la ley de Lenz que dice que el flujo de la

corriente es contrario a la fuente que la está generando.

Estas hipótesis que nos planteamos proponen, también, utilizar como recurso inagotable la

aceleración de la gravedad como innovación en el ámbito de gasto energético que tan

preocupante problema se ha vuelto en la sociedad del mundo actual.

En mi opinión es más conveniente de auxiliarse de un software para su análisis de esta ley.

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ELECTROMAGNETISMO 15

LEY DE AMPERE

El Teorema de Ampere dice que la circulación del campo magnético a través de una línea

cerrada es igual al producto de su permeabilidad μo por la intensidad de corriente eléctrica que

atraviesa la superficie limitada por la trayectoria cerrada.

B·dl = μo ·INeta

La integral del primer miembro es la circulación o integral de línea del campo magnético a lo

largo de una trayectoria cerrada, y:

μ0 es la permeabilidad del vacío

dl es un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto

IT es la corriente neta que atraviesa la superficie delimitada por la trayectoria, y será positiva o

negativa según el sentido con el que atraviese a la superficie.

En esta animación se calcula la integral de línea alrededor de un conductor fino y se comprueba

la Ley de Ampere. Esta ley puede expresarse como = μoIenlazada, siendo la integración

de línea alrededor de cualquier camino cerrado (que suele denominarse línea

amperiana); es el vector elemento de longitud a lo largo del camino en un punto dado de

él, Ienlazada es la corriente enlazada por el trayecto cerrado de integración y μo = 4π x 10-7 T

m/A es la permeabilidad magnética del vacío.

PRACTICA

Seleccione un punto y active el cálculo de la integral de línea, arrastre el lápiz dando una

vuelta alrededor del alambre, en sentido contrario al de las agujas del reloj, regresando al

punto de partida. ¿Cuál es el valor de la integral de línea?

4π x 10-7 T

m/A

cm

cm

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ELECTROMAGNETISMO 16

¿Cuánto vale ahora la integral de camino? Hemos cambiado el camino y los valores del

vector en los puntos del nuevo camino, así como los vectores elementos de longitud son

totalmente diferentes. Sin embargo, el resultado de la integración de línea es el mismo que para

el camino anterior. Esto es lo que dice la Ley de Amparé, que la integral de camino sólo depende

de la corriente enlazada.

Probemos ahora con dos alambres con corriente. De nuevo estudie la distribución de campo

magnético.

El resultado de la integración es cero, lo que significa que la corriente neta enlazada es nula y,

por ello, las dos corrientes enlazadas son iguales y opuestas (una sale y la otra entra).

Conviene destacar el hecho de que la circulación sea nula no puede inducirse que el campo

magnético sea nulo. Sólo en casos de simetría acusada podrían extraerse conclusiones de tal

tipo. Lo único que indica que la circulación sea cero es que la corriente enlazada es cero.

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 17

Empleando la ley de Amparé puede calcularse el campo creado por distintos

tipos de corriente. Dos ejemplos clásicos son el del toroide circular y el

del solenoide ideal, cuyos campos se muestran en la siguiente tabla.

Un solenoide ideal es una bobina de longitud grande cuyas espiras están muy

juntas. En la expresión del campo magnético que crea, n es el número de espiras

por unidad de longitud.

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ELECTROMAGNETISMO 18

PROBLEMA

UNA BOBINA FORMADA POR 30 ESPIRAS CIRCULARES ESTÁ SITUADA EN UNA ZONA DEL

ESPACIO DONDE EXISTE UN CAMPO MAGNÉTICO B = 2 I (T), DE MODO QUE EL VECTOR S QUE

REPRESENTA LA SUPERFICIE DE LAS ESPIRAS FORMA UN ÁNGULO Φ = 30º CON EL VECTOR B. EL

RADIO DE LA BOBINA ES R = 10 CM Y POR ELLA CIRCULA UNA CORRIENTE I = 0.05 A.

DETERMINAR EL VECTOR MOMENTO MAGNÉTICO DE LA BOBINA.

SOLUCION:

CALCULAR EL MOMENTO DE LAS FUERZAS QUE EL CAMPO MAGNÉTICO EJERCE SOBRE LA

BOBINA. ¿HACIA DÓNDE TIENDE A GIRAR LA BOBINA?

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ELECTROMAGNETISMO 19

LEY DE BIOT-SAVART

OBJETIVO

El objetivo de esta experiencia es comprobar la validez de la ley de Biot-Savart. Para ello se

mide el campo magnético a lo largo del eje de un solenoide con un multímetro se estudia la

relación entre el valor del campo magnético en el centro del solenoide y la intensidad de

corriente eléctrica que circula por el mismo.

Montaje: Campo magnético de un solenoide

PROCEDIMIENTO

SIMULACIÓN

1. Abra la interfaz gráfica de simulaciones

2. Inicie las variables de su bobina como son: N (número de espiras), R (radio), L (longitud) y i

(corriente). Para iniciar tome una corriente diferente de cero.

3. Hunda “Grafico B vs x” para ver la respuesta del campo con el eje x.

4. Para obtener el grafico de B vs i. Varié la fuente de corriente en forma gradual, para cada

cambio hunda la tecla validar hasta obtener unas 15 datos como mínimo.

Equipo

Sonda de efecto Hall

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ELECTROMAGNETISMO 20

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ELECTROMAGNETISMO 21

LEY DE MAXWELL

Nombre dela practica: simulación de circuitos mediante la ley de maxwell

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones)

que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James

Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos

a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente

de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el

campo electromagnético

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Observar el comportamiento de las cargas, ver campos magnéticos y ondas electromagnéticas

en cada una delas distintas cargas de los circuitos

REALIZANDO OTRA SIMULACIÓN

Una bobina rectangular de N vueltas, longitud a y ancho b gira a una frecuencia en un campo

de magnético uniforme como se muestra en la figura.

Demostrar que se genera en la espira una fem inducida dada por:

0ε = NbaBsen( t) = ε sen( t)

B dA B A cos B A cos( t)

dB A sen( t)

dt

dB N a b sen( t)

dt

0BNab sen( t) sen( t)

UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO 22

La virtud de Maxwell es que en ellas aparecen a primera vista los campos eléctricos E y

magnético B y su forma simple permite relacionarlas entre sí para obtener nuevos resultados y

predecir nuevas consecuencias.

Las leyes experimentales de la electricidad y del magnetismo se resumen en una serie de

expresiones conocidas como ecuaciones de Maxwell.

Estas ecuaciones relacionan los vectores intensidad de campo eléctrico (E) e inducción

magnética (B), con sus fuentes, que son las cargas eléctricas, las corrientes y los campos

variables. Una clase importante de acción mutua o interacción entre las partículas fundamentales

que forman la materia es la interacción electromagnética.

Esta depende de una propiedad característica la carga eléctrica. La modificación del espacio por

presencia o movimiento de cargas lo llamamos campo electromagnético, caracterizado por los

vectores E y B, de tal forma que la fuerza que aparece sobre una carga eléctrica es : F = q0 (E +

v x B ).Los campos E y B quedan determinados por las posiciones de las cargas y por sus

movimientos (o corrientes),es por esto que se las denominan fuentes del campo

electromagnético, ya que conocidas ellas, a través de las ecuaciones de Maxwell podemos

calcular E y B.

CONCLUCIONES:

En este trabajo conocimos las ecuaciones de maxwell que se crearon para satisfacer las

necesidades para mejorar las diferentes características del electromagnetismo también nos da

cómo se comportan cada una de las ecuaciones que dedujo maxwell para el electromagnetismo.

OBSERVACIONES

En este trabajo sucedió que no podíamos encontrar como representa las ecuaciones de maxwell

ya que no sabíamos cómo interpretar las cosas, también no sabíamos en que software utilizar

para llevar acabo nuestra práctica.