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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
Actividad 14
Trabajo Colaborativo 3
Luis Alberto Saacutenchez Correa - Coacuted 16786134
Director Fuan Evangelista Goacutemez Rendoacuten
Grupo Colaborativo 201424 - 4
Universidad Nacional Abierta y a Distancia ndash UNAD
Programa Ingenieriacutea Electroacutenica
Cead Palmira- Valle- Colombia
Noviembre -2014
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INTRODUCCION
En el presente informe se busca iniciar y facilitar el proceso de aprendizaje con base en la
identificacioacuten de conocimientos previos sobre la temaacutetica del curso reconocer a los
compantildeeros de equipo de trabajo al tutor y al director del curso
El curso de Electromagnetismo pretende orientar y formar desde el planteamiento del
desarrollo histoacuterico y matemaacutetico de la fiacutesica de los campos con los elementos necesarios
para comprender la necesidad e importancia del estudio de las ciencias baacutesicas Hans
Christian Oersted fue el primero en descubrir y demostrar la relacioacuten existente entre la
electricidad y el magnetismo al igual que en la electricidad en el magnetismo las cargas
iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen pero a diferencia de la electricidad en el
magnetismo los polos opuestos siempre van juntos
El presente trabajo colaborativo 3 El curso de Electromagnetismo para Ingenieriacutea
electroacutenica me permitiraacute ampliar mi conocimiento sobre los diferentes elementos
dispositivos software para disentildeo pruebas y simulacioacuten como tambieacuten eso incluye sistemas
basado en la electroacutenica cuyas aplicaciones estaacuten presentes actualmente en innumerables
aspectos de nuestra vida actual y moderna Asiacute mismo pretende que comprenda y socialice
el concepto de campo magneacutetico y la construccioacuten de las liacuteneas de campo magneacutetico de
algunas distribuciones valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo estimular la
creatividad y el uso de materiales del entorno para experimentar sin tener que realizar
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grandes inversiones econoacutemicas desarrollar la capacidad para encontrar relaciones
permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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OBJETIVOS
Generales
bull Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo conocer y
socializar coacutemo generar corriente eleacutectrica usando un imaacuten
Especiacuteficos
Realizar las praacutecticas de mediciones resultados y caacutelculos del taller trabajo
colaborativo
Conocer y debatir los conceptos teoacutericos con los integrantes del grupo colaborativo
Comprender y socializar el concepto de induccioacuten electromagneacutetica
Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo
Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para
experimentar sin tener que realizar grandes inversiones econoacutemicas
Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el
material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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CONCEPTOS BAgraveSICOS
Por la eacutepoca de 1831 el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad)
percibioacute que cuando un conductor eleacutectrico se desplaza en un campo magneacutetico se genera
o se induce en el sistema una corriente eleacutectrica En las motos por ejemplo la volante es un
imaacuten y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas cuando el motociclista
prende su moacutevil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas
una corriente que sirve por ejemplo para prender la farola (gratis no necesita bateriacutea para
ello)
Despueacutes de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones
privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un
maacuteximo valor Este fenoacutemeno de generacioacuten de corriente eleacutectrica se denomina ldquoinduccioacuten
electromagneacuteticardquo y la corriente generada se conoce como ldquoinducidardquo Esta experiencia fue
enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz quienes desde lugares
muy lejanos entre siacute contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ldquoley de induccioacuten
electromagneacutetica de Henry-Faradayrdquo y que gobierna el mundo de la induccioacuten
La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el
conductor y el campo magneacutetico no importa cuaacutel de los dos se mueva Las centrales
hidroeleacutectricas generan electricidad usando este interesante fenoacutemeno
La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen
poderosos imanes Esta energiacutea eleacutectrica es transportada por cables a traveacutes de las
montantildeas y es conducida a las ciudades donde es utilizada seguacuten la necesidad especiacutefica
residencias empresas industrias En el experimento a realizar se dispone de un imaacuten y de
un conductor eleacutectrico y seraacute el movimiento relativo entre los dos el que genera una
ldquocorriente inducidardquo
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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INTRODUCCION
En el presente informe se busca iniciar y facilitar el proceso de aprendizaje con base en la
identificacioacuten de conocimientos previos sobre la temaacutetica del curso reconocer a los
compantildeeros de equipo de trabajo al tutor y al director del curso
El curso de Electromagnetismo pretende orientar y formar desde el planteamiento del
desarrollo histoacuterico y matemaacutetico de la fiacutesica de los campos con los elementos necesarios
para comprender la necesidad e importancia del estudio de las ciencias baacutesicas Hans
Christian Oersted fue el primero en descubrir y demostrar la relacioacuten existente entre la
electricidad y el magnetismo al igual que en la electricidad en el magnetismo las cargas
iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen pero a diferencia de la electricidad en el
magnetismo los polos opuestos siempre van juntos
El presente trabajo colaborativo 3 El curso de Electromagnetismo para Ingenieriacutea
electroacutenica me permitiraacute ampliar mi conocimiento sobre los diferentes elementos
dispositivos software para disentildeo pruebas y simulacioacuten como tambieacuten eso incluye sistemas
basado en la electroacutenica cuyas aplicaciones estaacuten presentes actualmente en innumerables
aspectos de nuestra vida actual y moderna Asiacute mismo pretende que comprenda y socialice
el concepto de campo magneacutetico y la construccioacuten de las liacuteneas de campo magneacutetico de
algunas distribuciones valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo estimular la
creatividad y el uso de materiales del entorno para experimentar sin tener que realizar
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grandes inversiones econoacutemicas desarrollar la capacidad para encontrar relaciones
permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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OBJETIVOS
Generales
bull Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo conocer y
socializar coacutemo generar corriente eleacutectrica usando un imaacuten
Especiacuteficos
Realizar las praacutecticas de mediciones resultados y caacutelculos del taller trabajo
colaborativo
Conocer y debatir los conceptos teoacutericos con los integrantes del grupo colaborativo
Comprender y socializar el concepto de induccioacuten electromagneacutetica
Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo
Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para
experimentar sin tener que realizar grandes inversiones econoacutemicas
Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el
material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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CONCEPTOS BAgraveSICOS
Por la eacutepoca de 1831 el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad)
percibioacute que cuando un conductor eleacutectrico se desplaza en un campo magneacutetico se genera
o se induce en el sistema una corriente eleacutectrica En las motos por ejemplo la volante es un
imaacuten y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas cuando el motociclista
prende su moacutevil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas
una corriente que sirve por ejemplo para prender la farola (gratis no necesita bateriacutea para
ello)
Despueacutes de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones
privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un
maacuteximo valor Este fenoacutemeno de generacioacuten de corriente eleacutectrica se denomina ldquoinduccioacuten
electromagneacuteticardquo y la corriente generada se conoce como ldquoinducidardquo Esta experiencia fue
enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz quienes desde lugares
muy lejanos entre siacute contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ldquoley de induccioacuten
electromagneacutetica de Henry-Faradayrdquo y que gobierna el mundo de la induccioacuten
La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el
conductor y el campo magneacutetico no importa cuaacutel de los dos se mueva Las centrales
hidroeleacutectricas generan electricidad usando este interesante fenoacutemeno
La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen
poderosos imanes Esta energiacutea eleacutectrica es transportada por cables a traveacutes de las
montantildeas y es conducida a las ciudades donde es utilizada seguacuten la necesidad especiacutefica
residencias empresas industrias En el experimento a realizar se dispone de un imaacuten y de
un conductor eleacutectrico y seraacute el movimiento relativo entre los dos el que genera una
ldquocorriente inducidardquo
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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grandes inversiones econoacutemicas desarrollar la capacidad para encontrar relaciones
permanentes entre el material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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OBJETIVOS
Generales
bull Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo conocer y
socializar coacutemo generar corriente eleacutectrica usando un imaacuten
Especiacuteficos
Realizar las praacutecticas de mediciones resultados y caacutelculos del taller trabajo
colaborativo
Conocer y debatir los conceptos teoacutericos con los integrantes del grupo colaborativo
Comprender y socializar el concepto de induccioacuten electromagneacutetica
Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo
Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para
experimentar sin tener que realizar grandes inversiones econoacutemicas
Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el
material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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CONCEPTOS BAgraveSICOS
Por la eacutepoca de 1831 el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad)
percibioacute que cuando un conductor eleacutectrico se desplaza en un campo magneacutetico se genera
o se induce en el sistema una corriente eleacutectrica En las motos por ejemplo la volante es un
imaacuten y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas cuando el motociclista
prende su moacutevil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas
una corriente que sirve por ejemplo para prender la farola (gratis no necesita bateriacutea para
ello)
Despueacutes de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones
privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un
maacuteximo valor Este fenoacutemeno de generacioacuten de corriente eleacutectrica se denomina ldquoinduccioacuten
electromagneacuteticardquo y la corriente generada se conoce como ldquoinducidardquo Esta experiencia fue
enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz quienes desde lugares
muy lejanos entre siacute contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ldquoley de induccioacuten
electromagneacutetica de Henry-Faradayrdquo y que gobierna el mundo de la induccioacuten
La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el
conductor y el campo magneacutetico no importa cuaacutel de los dos se mueva Las centrales
hidroeleacutectricas generan electricidad usando este interesante fenoacutemeno
La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen
poderosos imanes Esta energiacutea eleacutectrica es transportada por cables a traveacutes de las
montantildeas y es conducida a las ciudades donde es utilizada seguacuten la necesidad especiacutefica
residencias empresas industrias En el experimento a realizar se dispone de un imaacuten y de
un conductor eleacutectrico y seraacute el movimiento relativo entre los dos el que genera una
ldquocorriente inducidardquo
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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OBJETIVOS
Generales
bull Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo conocer y
socializar coacutemo generar corriente eleacutectrica usando un imaacuten
Especiacuteficos
Realizar las praacutecticas de mediciones resultados y caacutelculos del taller trabajo
colaborativo
Conocer y debatir los conceptos teoacutericos con los integrantes del grupo colaborativo
Comprender y socializar el concepto de induccioacuten electromagneacutetica
Valorar la consulta permanente y el trabajo en equipo
Estimular la creatividad y el uso de materiales del entorno para
experimentar sin tener que realizar grandes inversiones econoacutemicas
Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el
material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales
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CONCEPTOS BAgraveSICOS
Por la eacutepoca de 1831 el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad)
percibioacute que cuando un conductor eleacutectrico se desplaza en un campo magneacutetico se genera
o se induce en el sistema una corriente eleacutectrica En las motos por ejemplo la volante es un
imaacuten y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas cuando el motociclista
prende su moacutevil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas
una corriente que sirve por ejemplo para prender la farola (gratis no necesita bateriacutea para
ello)
Despueacutes de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones
privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un
maacuteximo valor Este fenoacutemeno de generacioacuten de corriente eleacutectrica se denomina ldquoinduccioacuten
electromagneacuteticardquo y la corriente generada se conoce como ldquoinducidardquo Esta experiencia fue
enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz quienes desde lugares
muy lejanos entre siacute contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ldquoley de induccioacuten
electromagneacutetica de Henry-Faradayrdquo y que gobierna el mundo de la induccioacuten
La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el
conductor y el campo magneacutetico no importa cuaacutel de los dos se mueva Las centrales
hidroeleacutectricas generan electricidad usando este interesante fenoacutemeno
La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen
poderosos imanes Esta energiacutea eleacutectrica es transportada por cables a traveacutes de las
montantildeas y es conducida a las ciudades donde es utilizada seguacuten la necesidad especiacutefica
residencias empresas industrias En el experimento a realizar se dispone de un imaacuten y de
un conductor eleacutectrico y seraacute el movimiento relativo entre los dos el que genera una
ldquocorriente inducidardquo
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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CONCEPTOS BAgraveSICOS
Por la eacutepoca de 1831 el inquieto Faraday (uno de los grandes inventores de la humanidad)
percibioacute que cuando un conductor eleacutectrico se desplaza en un campo magneacutetico se genera
o se induce en el sistema una corriente eleacutectrica En las motos por ejemplo la volante es un
imaacuten y en el interior se tienen tres bobinas regularmente espaciadas cuando el motociclista
prende su moacutevil las bobinas comienzan a girar a gran rapidez y entonces se induce en ellas
una corriente que sirve por ejemplo para prender la farola (gratis no necesita bateriacutea para
ello)
Despueacutes de repetir y de analizar la experiencia varias veces se percibe que hay direcciones
privilegiadas en las cuales no se genera corriente o algunas en las cuales se genera un
maacuteximo valor Este fenoacutemeno de generacioacuten de corriente eleacutectrica se denomina ldquoinduccioacuten
electromagneacuteticardquo y la corriente generada se conoce como ldquoinducidardquo Esta experiencia fue
enriquecida significativamente con los aportes de Henry y de Lenz quienes desde lugares
muy lejanos entre siacute contribuyeron a sacar la ley que lleva por nombre la ldquoley de induccioacuten
electromagneacutetica de Henry-Faradayrdquo y que gobierna el mundo de la induccioacuten
La corriente inducida se genera cuando se presenta un movimiento relativo entre el
conductor y el campo magneacutetico no importa cuaacutel de los dos se mueva Las centrales
hidroeleacutectricas generan electricidad usando este interesante fenoacutemeno
La fuerza del agua mueve a gran velocidad unas turbinas alrededor de las cuales se tienen
poderosos imanes Esta energiacutea eleacutectrica es transportada por cables a traveacutes de las
montantildeas y es conducida a las ciudades donde es utilizada seguacuten la necesidad especiacutefica
residencias empresas industrias En el experimento a realizar se dispone de un imaacuten y de
un conductor eleacutectrico y seraacute el movimiento relativo entre los dos el que genera una
ldquocorriente inducidardquo
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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MATERIALES
bull Bobina con nuacutecleo de aire y 50 espiras
bull Bobina con nuacutecleo de aire y de 100 espiras
bull Dos imanes de barra
bull Cables conectores
bull Galvanoacutemetro con cero en el centro
bull Bobina de una sola espira
PROCEDIMIENTO
1 Conectar la bobina de una sola espira al galvanoacutemetro como se ilustra en
La figura Introduzca uno de los imanes de barra a traveacutes de la bobina y comienza a generar
con su mano y en el interior una movimiento armoacutenico simple Observe cuidadosamente la
aguja del galvanoacutemetro y anote sus observaciones
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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2 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 50 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y vaya sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 50 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
abajo pero no tuve ninguacuten valor real en el voltiacutemetro pero en el mili amperios pude leer 002
sin embargo pude observar un leve cambio en el signo menos y mas Pero ninguacuten valor real
significativo
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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3 Conecte las terminales del galvanoacutemetro a la bobina de 100 espiras Introduzca el imaacuten
dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior Registre sus
observaciones y continuacutee sacando conclusiones
A Hecha la bobina de 100 espiras introduje el magneto e hice movimientos hacia arriba y
hacia abajo pero no pude detectar valores significativo en el equipo de medicioacuten pero en la
lectura de mili amperes pude leer 035ma como maacuteximo nuacutemero
4 Repita la experiencia anterior invirtiendo la polaridad del imaacuten de barra y si percibe
cambios anote con cuidado sus observaciones
A Invirtiendo la polaridad se observo un leve cambio en el sentido del voltaje pero no
valores verdaderos En el sentido de la corriente si cambia a los mismo valores de 004 ma a
-004 ma
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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5 Si el diaacutemetro del nuacutecleo se lo permite (en caso contrario redisentildee sus bobinas) una los
dos imanes de barra (para generar un imaacuten maacutes fuerte) e introduzca el sistema a la bobina
de 100 espiras Observe el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro ahora genere
movimientos armoacutenicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con
cuidado el movimiento de la aguja del galvanoacutemetro Anote una a una sus observaciones y
saque conclusiones significativas del proceso
A Hecho el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la bobina de 100 espiras en la lectura
de mili amperios Se observa lecturas positivas y negativas en el amperiacutemetro aunque muy
bajas casi insignificanticas sin embargo el incremento en la frecuencia del movimiento
permite mejorar las lecturas Los valores maacuteximos obtenidos en valor absoluto es de 05 ma
ANAgraveLISIS
1 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja
cuando el imaacuten se introduce en la bobina de una espira
A El movimiento generado en el amperiacutemetro cuando se introduce la bobina si se
introduce el norte los miliamperios son positivo y si se introduce el sur los miliamperios
son negativos como se observa en la siguiente grafica
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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2 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado
en la aguja del galvanoacutemetro cuando el imaacuten se introduce en cada una de las bobinas de 50
y 100 espiras
A Indudablemente la corriente incrementa al doble cuando se incrementan las espiras de la
bobina de 50 a 100
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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3 Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento
generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las
bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades
A Se puede observa un cambio en la direccioacuten de la corriente y de la magnitud
dependiendo del numero de espiras de la bobina y de la velocidad de introduccioacuten y
salida del magneto
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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4 Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades
cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes sacar conclusiones de
los registros conservados y proponer explicaciones razonables
A Las conclusiones son
bull La corriente cambia a la velocidad de ingreso y salida del magneto en la bobina
bull Del nuacutemero de vueltas y de la fuerza del magneto depende la corriente generada
bull De la frecuencia del movimiento depende la continuidad del flujo
bull Al ingresar el magneto se genera un pulso positivo en la direccioacuten de la corriente y lo
opuesto sucede cuando se saca
2 Tratar de buscar consultar o sugerir una explicacioacuten al fenoacutemeno siguiente ldquola aguja del
galvanoacutemetro se desviacutea en una direccioacuten cuando el imaacuten se introduce en la bobina y en la
direccioacuten opuesta cuando el imaacuten se sacardquo
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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ALa explicacioacuten es simple debido a que la bobina corta las liacuteneas de campo del imaacuten
cuando ingresa se produce el corte y cuando sale el movimiento opuesto En la graacutefica se
puede apreciar en queacute posicioacuten hay mayor flujo magneacutetico
3 Encuentre los factores que afectan directamente la ldquoFEMrdquo (fuerza electromotriz)
generada en un sistema de induccioacuten y explique la influencia en la generacioacuten del
voltaje inducido de cada uno de ellos
A Un campo magneacutetico puede ser inducido por una corriente eleacutectrica y como un campo
magneacutetico es capaz de producir una fuerza sobre cargas eleacutectricas en movimiento Ahora
vamos a ver como un campo magneacutetico puede inducir una fuerza electromotriz (tensioacuten
eleacutectrica) sobre un conductor Efectivamente si movemos un conductor que se encuentra
en el seno de un campo magneacutetico sobre el se induciraacute una fuerza electromotriz El valor
de esta fuerza depende de la velocidad a la que el conductor se mueva la longitud de
este y de la intensidad del campo magneacutetico
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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5 Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al
maacuteximo su talento y sus consultas y con la inversioacuten miacutenima (aprovechar cuantos
elementos esteacuten a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con lacavarilla aislantes Estudie su comportamiento y explique coacutemo funciona el principio de
induccioacuten electromagneacutetica
A La explicacioacuten entre un transformador reductor y elevador viene dada
fundamentalmente por la relacioacuten entre el numero de bobinas en el primario y el numero
de bobinas en el secundario
La ecuacioacuten de transformacioacuten es V1 N1 = V2N2 en el caso de transformador
reductor V2 lt V1 N2gtN1 y en el caso opuesto Transformador Elevador V2 gt V1
N2lt N1 En la graacutefica siguiente se puede observar un transformador donde primario y
secundario estaacuten separados y comparten el mismo nuacutecleo ferromagneacutetico
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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EL CAPACITOR
Objetivo
Investigar la relacioacuten entre el flujo de carga eleacutectrica y el tiempo que tarda en almacenarse
energiacutea eleacutectrica en forma de campo en una regioacuten adecuada un capacitor
Objetivos especiacuteficos
bull Realizar una graacutefica que describa el comportamiento de la corriente y el voltaje en el
condensador
bull Investigar analiacutetica y cuantitativamente el almacenamiento de la carga en un
condensador
Materiales
Un capacitor de 1000F resistencia de 10k resistencia de 27k voltiacutemetro fuente de voltaje
amperiacutemetro CD y un cronoacutemetro
Marco conceptual
El capacitor es un dispositivo que almacena carga eleacutectrica Una forma antigua de un
capacitor es el recipiente de Leyden Los capacitores estaacuten integrados por dos placas
conductoras separadas por aire u otro material aislante conocido como dieleacutectrico La
capacitancia o capacidad de un capacitor depende de la naturaleza del material dieleacutectrico
el aacuterea de las placas y la distancia entre ellas
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor una bateriacutea una resistencia un
voltiacutemetro y un amperiacutemetro que no se muestra y que se conecta en serie para medir la
intensidad de corriente La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de
corriente eleacutectrica La corriente eleacutectrica en un periodo se mide en unidades llamadas
amperes 1 coulombsegundo = 1 ampere
Cuando el interruptor estaacute abierto como muestra la figura uno no fluye corriente eleacutectrica de
la bateriacutea Sin embargo cuando el interruptor estaacute cerrado la bateriacutea suministra energiacutea
eleacutectrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a
la otra Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor pero no fluye corriente a
traveacutes de eacutel puesto que el centro del capacitor es de material aislante A medida que la carga
se acumula en el capacitor aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta
alcanzar la misma diferencia de potencial que la bateriacutea En este punto el sistema se
encuentra en equilibrio y ya no fluye maacutes carga eleacutectrica al capacitor
La capacitancia se mide poniendo una cantidad especiacutefica de carga en un capacitor y
midiendo despueacutes la diferencia de potencial resultante La capacitancia C se encuentra por
medio de la siguiente relacioacuten donde C es la capacitancia en faradios q es la carga en
coulombios y V es la diferencia de potencial en volts En este experimento usted emplearaacute
un capacitor y mediraacute la intensidad de corriente que fluye hacia eacutel en un periodo Luego
determinaraacute la capacitancia del capacitor
Informe
Arregle el circuito como muestra la figura uno El amperiacutemetro el capacitor y la bateriacutea
deben conectarse en el orden adecuado Vea las marcas + y -en los componentes del
circuito
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la bateriacutea Si las
conexiones se invierten el capacitor puede dantildearse Las resistencias no tienen extremo + o
+ Registre en la tabla 1 el voltaje de la bateriacutea y el valor del capacitor
2 Con un compantildeero de praacutectica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores
de corriente encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas En el instante que
se enciende la fuente circularaacute una gran corriente Tome lectura de la corriente cada cinco
segundos el primer dato se toma 5 segundos despueacutes de encender la fuente hasta que sea
demasiado pequentildea para medirla Estime sus lecturas del amperiacutemetro con la mayor
precisioacuten posible Registre las lecturas en la tabla 2
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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3 apague la fuente de poder Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del
capacitor para descargarlo
4 Reemplace la resistencia de por la resistencia de 10 k
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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5 Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de Registre las lecturas en la tabla 2
6 Despueacutes de que se han tomado todas las lecturas desmantele el circuito
Aseguacuterese de desconectar todos los cables de la fuente de poder
Tabla1
Voltaje (V DC) Capacitancia (uF) Resistencia 1 Resistencia 2
15 1000 27k 10K
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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Tabla 2
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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1 Describa con sus palabras iquestPor queacute la corriente inicioacute en un valor maacuteximo y
descendioacute hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando
A La corriente arranca en el valor maacuteximo y va disminuyendo debido a que la carga
acumulada del capacitor va disminuyendo por ende la corriente si lo vemos como la ley
de ohm y decimos que el capacitor funciona como una fuente de voltaje en este caso el
valor de la fuente de voltaje disminuye con el tiempo y por consiguiente la corriente
debido a que la carga del capacitor disminuye
2 Analice los datos obtenidos con las dos resistencias Explique la funcioacuten de la
resistencia en el circuito
A La resistencia funciona mientras mayor resistencia maacutes lento se consume la carga del
capacitor y mientras sea menor maacutes raacutepido lento se consume la carga del capacitor La
relacioacuten es inversa
3 Empleando los datos de la tabla 2 dibuje dos graacuteficas para la corriente eleacutectrica como
una funcioacuten del tiempo Trace una curva continua
A La grafica siguiente muestra las dos graficas de corriente eleacutectrica como funcioacuten
del tiempo para la resistencia de 27K y para la resistencia de 10K La resistencia de
10 K la pendiente de corriente es maacutes raacutepida aunque el valor inicial de corriente es
mayor su descenso es mucho maacutes raacutepido si se compara con el comportamiento de la
corriente de la resistencia de 27K
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
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4 Encuentre el aacuterea entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada
en el capacitor tiempo en que se considera se ha cargado completamente Puede
realizarse mediante el dibujo de vario triaacutengulos que aproximen el aacuterea Note que la
corriente estaacute en mA por lo que eacutestos deben convertirse a amperes utilizando
conversioacuten adecuada Tal vez deba tenerse en cuenta que iquestCuaacutel es la carga
eleacutectrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 k y con el de 10 K
A En la graacutefica se observa que la caiacuteda de voltaje en la resistencia 27K es menor
comparado con la caiacuteda de voltaje en la resistencia de 10k Inclusive se observa que a
los 140 segundos el voltaje en la resistencia de 10K es casi cero mientras que a los
mismos 140 segundos el voltaje en la resistencia de 27k es 075 Volts dc
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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5 Calcule la capacitancia del capacitor C = qV empleando el valor para la carga
eleacutectrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder
A Voltaje del capacitor con respecto al tiempo se da por la siguiente ecuacioacuten
983101 lowast 983080983089 minus
983086
983081
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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5 Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el
fabricante y que usted anotoacute en la tabla 1 Los capacitores electroliacuteticos tienengrandes tolerancias con frecuencia del orden del 50 por lo que es posible que
exista una considerable diferencia Encuentre el error relativo entre los dos valores
A
Del misma manera como con las resistencias condensadores tambieacuten tienen una
calificacioacuten de tolerancia expresada como un valor de maacutes-o-menos ya sea en de
picofaradios (plusmn pF) para los condensadores de bajo valor generalmente inferior a 100 pF
o como un porcentaje (plusmn) para los condensadores de mayor valor generalmente
superior a 100 pF
El valor de tolerancia es el grado en que se permite que la capacitancia real a variar de
su valor nominal y puede variar desde -20 a + 80 Asiacute un condensador de 100 uF
con una tolerancia de plusmn 20 legiacutetimamente podriacutea variar de 80microF a 120microF y aun asiacute
permanecer dentro de la tolerancia
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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Los condensadores se clasifican de acuerdo a coacutemo cerca de sus valores reales se
comparan con la capacidad nominal con bandas de colores o letras utilizadas para
manifestado su tolerancia real La variacioacuten de la tolerancia maacutes comuacuten para
condensadores es del 5 o 10 pero algunos condensadores de plaacutestico son
calificados tan bajo como plusmn 1
Describa la curva de corriente eleacutectrica contra tiempo
A La curva tiene un comportamiento decreciente dependiendo de la carga Si la carga
es baja la corriente es alta y lo mismo en el caso opuesto
Queacute conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia
A La experiencia muestra como un circuito RC permite acumular carga y des acumularla
y la rapidez de acumulacioacuten y des acumulacioacuten depende de las caracteriacutesticas
intriacutensecas de los elementos del circuito
Pregunta
Describa coacutemo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor)
capaz de cargarse y descargarse a una rapidez especiacutefica y constante podriacutea daacutersele
alguacuten uso Este sistema tiene enormes aplicaciones consultar
A La aplicaciones del circuitos RC fundamentalmente son temporizadores Un circuito
RC de un resistor y un condensador y es la forma maacutes simple de un circuito RC Los
circuitos RC pueden usarse para filtrar una sentildeal al bloquear ciertas frecuencias y dejar
pasar otras Los filtros RC maacutes comunes son el filtro paso alto filtro paso bajo filtro paso
banda y el filtro elimina banda Entre las caracteriacutesticas de los circuitos RC estaacute la
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo reciben el nombre de filtros
debido a que son capaces de filtrar sentildeales eleacutectricas de acuerdo a su frecuencia
En la configuracioacuten de paso bajo la sentildeal de salida del circuito se coge en bornes delcondensador estando este conectado en serie con la resistencia En cambio en la
configuracioacuten de paso alto la tensioacuten de salida es la caiacuteda de tensioacuten en la resistencia
Este mismo circuito tiene ademaacutes una utilidad de regulacioacuten de tensioacuten y en tal caso se
encuentran configuraciones en paralelo de ambos la resistencia y el condensador o
alternativamente como limitador de subidas y bajas bruscas de tensioacuten con una
configuracioacuten de ambos componentes en serie
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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NATURALEZA DEL MAGNETISMO
Objetivo General
Explorar la forma direccioacuten e interaccioacuten de los campos magneacuteticos
Objetivos Especiacuteficos
bull Conocer los polos magneacuteticos de un imaacuten
bull Estudiar las liacuteneas de campo de en un imaacuten
bull Estudiar el comportamiento de los imanes con otros materiales metaacutelicos
bull Estudiar la induccioacuten magneacutetica
Materiales
bull Imanes
bull Papel Bond
bull Clips
bull Bruacutejula Magneacutetica
bull Clavo de Hierro
bull Limaduras de Hierro
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
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Repaso de conceptos
Aunque muchas sustancias poseen ligeras propiedades magneacuteticas soacutelo el hierro
cobalto y niacutequel y sus aleaciones forman poderosos imanes permanentes Las
aleaciones de hierro se magnetizan con facilidad lo que no sucede con las de cobalto o
niacutequel Los imanes formados a partir de estas sustancias o de sus aleaciones son
capaces de atraer o repeler otros imanes tanto en su cercaniacutea como a cierta distancia Si
un objeto contiene Fe Co o Ni y un imaacuten se acerca a eacutel el imaacuten induciraacute magnetismo en
el objeto y despueacutes interactuaraacute con eacutel En consecuencia un imaacuten puede atraer a un
clavo que al principio no era un imaacuten
El concepto de un campo de fuerza se emplea para describir la fuerza que un cuerpo
ejerce sobre otro a cierta distancia Al igual que la fuerza gravitacional y eleacutectrica pueden
explicarse mediante los campos gravitacional y eleacutectrico las fuerzas magneacuteticas pueden
explicarse en teacuterminos del campo magneacutetico alrededor de un imaacuten
Una bruacutejula es un pequentildeo imaacuten que tiene la libertad de girar un eje en un plano
horizontal El extremo del imaacuten que apunta hacia el norte recibe el nombre de polo norte
(N) El extremo opuesto del imaacuten se llama polo sur (S) La direccioacuten de las liacuteneas del
campo magneacutetico se define como la direccioacuten a la cual apunta el polo norte de una
bruacutejula cuando se pone en un campo magneacutetico
Procedimiento
1 Experimento A Tipos de Polos
Sostenga una bruacutejula y deje que la aguja quede en reposo Para verificar que apunta
hacia el norte coloque la bruacutejula sobre la mesa luego tome uno de los imanes de barra y
acerque el polo norte a la bruacutejula El imaacuten debe provocar la desviacioacuten de la aguja de
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imaacuten Verifique que
ambos tengan la orientacioacuten polar correcta Si el polo norte de un imaacuten de barra atrae al
polo norte de una bruacutejula tal vez el imaacuten esteacute magnetizado de manera incorrecta Si
ambos imanes tienen la orientacioacuten correcta proceda entonces con el experimento
2 Experimento B Liacuteneas de Campo Magneacutetico
1 Coloque el imaacuten de barra sobre la mesa y cuacutebralo con una hoja de papel Distribuya
suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel Golpee ligeramente el papel
con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patroacuten de campo Las
limaduras por siacute solas se han alineado con el campo magneacutetico
2 Dibuje el patroacuten de campo de las limaduras de hierro en torno al imaacuten
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
Modulo Electromagnetismo UNAD
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3 Experimento C Liacuteneas de Campo Magneacutetico entre Polos
1 Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos
aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro Ponga el pedazo de papel sobre los
imanes Distribuya suavemente sobre eacutel algunas limaduras de hierro Golpee ligeramente
el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen liacuteneas definidas Dibuje el
patroacuten de campo de las liacuteneas de campo magneacutetico mostrando la orientacioacuten polar de
los dos imanes
A
2 Repita el paso 1 colocando el polo S de un imaacuten frente al polo N del otro
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4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
4 Experimento D Direccioacuten de las Liacuteneas de Campo Magneacutetico
Trace el contorno de un imaacuten de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur
Coloque el imaacuten sobre el trazo En tanto observa su dibujo mueva lentamente la bruacutejulade un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las liacuteneas del campo magneacutetico
Dibuje flechas que apunten en la direccioacuten del polo norte de la bruacutejula Mueva la bruacutejula a
diferentes posiciones alrededor del imaacuten y dibuje la direccioacuten de la liacutenea de campo
magneacutetico en cada posicioacuten
A
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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5 Experimento E Propiedades de la Piedra Imaacuten
1 Acerque un imaacuten a los clips Registre sus observaciones
A El imaacuten atrae los clips debido a que los clips son hechos de metal ferrosos que
permiten ser atraiacutedos por los magnetos
2 Acerque una bruacutejula al imaacuten y mueacutevala alrededor de eacutel Registre sus
observaciones
ALa bruacutejula sin la cercaniacutea del imaacuten sentildeala el norte magneacutetico de la tierra Cuando se
le acerca el imaacuten si el norte del imaacuten es el maacutes cercano la aguja de la bruacutejula se acerca
en direccioacuten del norte del imaacuten y si por el contrario es el sur del imaacuten el sur de la bruacutejula
se acerca al imaacuten
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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Electromagnetismo ndash 201424 Act No 14 Trabajo Colaborativo 3
CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Referencias Bibliograacuteficas
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6 Experimento F Magnetismo Inducido
1 Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro ponieacutendolo en contacto con los clips
Coloque el clavo en un extremo de un imaacuten de barra Despueacutes aceacuterquelo a los clipsmientras se encuentra unido al imaacuten Anote sus observaciones
A Magnetismo inducido es redistribuir las cargas de un objeto por ejemplo que quede
un lado positivo y el otro negativo siendo que el objeto no necesariamente tiene una
carga eleacutectrica neta por lo que un objeto puede ejercer una fuerza eleacutectrica sobre otro
objeto aunque no tenga carga neta
2 Aproxime el extremo libre del clavo a su bruacutejula Advierta que el extremo libre se ha
convertido en un polo Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imaacuten al cual
se unioacute Registre sus observaciones
A El magnetismo temporario (inducido) Usando clips se pueden colgar varios en
serie En este caso el clavo adquiere las propiedades magneacuteticas temporalmente El
clavo adquiere la polaridad del polo del imaacuten en el cual esta adherido Maacutes aun
temporalmente adquiere las propiedades de atraccioacuten magneacuteticas
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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Anaacutelisis
1 En queacute puntos en el campo magneacutetico de un imaacuten se concentran maacutes las liacuteneas de
campo magneacutetico
ALas liacuteneas de campo magneacutetico se concentran mas en los extremos de ambos
polos
2 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos iguales
A Como se observa en la siguiente grafica polos iguales se repelen
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
friccioacuten
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3 Describa las liacuteneas de campo magneacutetico entre dos polos diferentes
A Como se observa en la siguiente grafica los polos se atraen y las liacuteneas de campo
se entrelazan
4 Describa la orientacioacuten de la aguja de una bruacutejula con respecto a los polos en el
campo magneacutetico de un imaacuten de barra
ALa bruacutejula se orientan en una direccioacuten especiacutefica del campo magneacutetico del imaacuten de
barra La bruacutejula ubicara el norte del imaacuten si es el maacutes cercano o en caso opuesto si el
polo mas cercano del imaacuten es el sur la bruacutejula rotara el polo sur hacia el imaacuten
5 Resuma las propiedades de un imaacuten
ALas propiedades del imaacuten son
bull Los imanes atraen algunas materiales y sustancias llamadas sustancias
magneacuteticas entre estos el hierro y el acero En cambio no atraen a otras como
la arena el cobre o la madera
bull Los imanes tienen dos polos el Polo Norte y el polo sur Los polos opuestos se
atraen y los polos del mismo nombre se repelen
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ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
la luz
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
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bull Si se rompe un imaacuten cada trozo vuelve a ser otro imaacuten con dos polos Pero
ahora el imaacuten seraacute maacutes deacutebil
6 Cuando un clavo de hierro se une a un imaacuten iquestcoacutemo es el tipo de polo en el
extremo libre en comparacioacuten con el tipo de polo del extremo del imaacuten en el cual se
efectuoacute la unioacuten
A Las liacuteneas de campo del polo libre no tienen ninguacuten obstaacuteculo mientas que donde
se ubica el clavo las liacuteneas tienden a distorsionarse
7 iquestQueacute conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio
A Sin lugar a dudas el magnetismo es una fuerza importante en la naturaleza Y que el
entendimiento de estas leyes fundamentales ha hecho un progreso notable en la historia
de la electricidad electroacutenica y las telecomunicaciones
El magnetismo es un fenoacutemeno fiacutesico por el que los objetos ejercen fuerzas de atraccioacuten
o repulsioacuten sobre otros materiales Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magneacuteticas detectables faacutecilmente como el niacutequel hierro
cobalto y sus aleaciones que comuacutenmente se llaman imanes Sin embargo todos los
materiales son influidos de mayor o menor forma por la presencia de un campo
magneacutetico El magnetismo tambieacuten tiene otras manifestaciones en fiacutesica particularmente
como uno de los dos componentes de la radiacioacuten electromagneacutetica como por ejemplo
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
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conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
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CONCLUSIONES
bull Con el desarrollo del laboratorio propuesto por el tutor pudimos obtener las
habilidades y destrezas exigidas en el curso cumplieacutendose que las fuerzas
magneacuteticas entre imanes yo electroimanes es un efecto residual de la fuerza
magneacutetica entre cargas en movimiento
bull Los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscoacutepicamente dan
lugar a liacuteneas de campo magneacutetico cerradas que salen y entran en el material
bull Las propiedades de un imaacuten o el magnetismo han hecho su camino en la vidamoderna sin que la gente se deacute cuenta La capacidad del disco duro de una
computadora para escribir y almacenar informacioacuten depende de los discos internos
conocidos como platos que estaacuten hechos de material magneacutetico En el campo de la
medicina las imaacutegenes meacutedicas se han visto revolucionadas por el magnetismo La
resonancia magneacutetica permite a los meacutedicos ver imaacutegenes detalladas de las
diferentes estructuras y tejidos en el cuerpo Hay incluso trenes magneacuteticos que
corren en pistas magneacuteticas La propiedad de repeler los polos iguales se utiliza para
hacer levitar el tren por lo que altas velocidades se pueden lograr sin ninguacuten tipo de
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