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Campo Magnetico
Laboratorio de Física 3
7 DE MARZO DE 2014
Grupo #2:
Karen Vanessa Gómez Pineda 21041172
José Francisco Pereira Calderón 21141102
Orquídea María Martínez Menjivar 21011062
Instructor:
Darío Fajardo
CAMPO MAGNETICO
ContenidoRESUMEN INTRODUCTORIO............................................................................................2
Objetivos de la Experiencia....................................................................................................2
Precauciones Experimentales..................................................................................................2
Breve Resumen del Trabajo....................................................................................................2
I. REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS A..............................................................3
Para la actividad A1:...............................................................................................................3
Para la actividad A2:...............................................................................................................4
Para la actividad A3:...............................................................................................................5
Para la actividad A4:...............................................................................................................6
II. CUESTIONARIO A....................................................................................................9
III. REGISTRO DE DATOS B........................................................................................10
Promedio de las tres mediciones:..........................................................................................12
IV. RESULTADOS B......................................................................................................12
V. CUESTIONARIO B..................................................................................................16
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CAMPO MAGNETICO
RESUMEN INTRODUCTORIO
Objetivos de la Experiencia
4.1 Reconocer las líneas de campo magnético de un imán recto y concebir una idea
espacial de esas líneas de campo.
4.2 Reconocer la configuración de las líneas de campo entre polos opuestos y entre
polos iguales.
4.3 Calcular el campo magnético de la Tierra.
4.4 Comprobar que una corriente produce campo magnético.
Precauciones Experimentales
1. Tener todo en orden sobre la mesa de trabajo
2. Tener bien calibrados los instrumentos a utilizar
3. No espolvorear en relajo las limaduras de hierro
4. Tener cuidado con la fuente de voltaje
Breve Resumen del Trabajo
Este laboratorio se dividió en dos; en la primera parte, se reconocieron las líneas de campo
magnético de un imán con la ayuda de las limaduras, luego se colocamos dos imanes en
vertical con polos en la misma dirección y luego en diferente dirección para así poder ver
las líneas que se formaban. También se pusieron dos imágenes en una hoja de papel donde
se fueron trazando las líneas del campo con ayuda de la brújula. Luego en la segunda parte
se armó un circuito para ver la variación del ángulo en la brújula según la corriente que
pasaba por el hilo, así esto nos ayudara a calcular el campo magnético de la tierra. Y
también comprobar que una corriente produce campo magnético.
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CAMPO MAGNETICO
I. REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS A
Para la actividad A1: 1. Dibujo o foto de la imagen que forman las limaduras
de hierro.
Para la actividad A2:
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CAMPO MAGNETICO
2. Hoja con las líneas de campo.
Para la actividad A3:
3. Dibujo o foto de la imagen que forman las limaduras de hierro.
4
CAMPO MAGNETICO
Para la actividad A4:
4. Dibujo o foto de la imagen que forman las limaduras de hierro.
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CAMPO MAGNETICO
5. Las posiciones que adquieren las limaduras de hierro corresponden a las líneas de
campo en el plano del papel. Para cada configuración, describa esas líneas, poniendo de
relieve las diferencias en las direcciones que manifiestan las repulsiones o atracciones.
Actividad 1 : Solo se tenía un imán y este tiene un norte y un sur , como los polos son distintos
las líneas de campo se atraen, así que como lo vemos en la figura las líneas de campo que salen
del polo sur se dirigen al norte, y viceversa.
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CAMPO MAGNETICO
Actividad 2: En la actividad 2, se utilizaron dos imanes, y se trazó las líneas de capos que van
desde un polo norte del imán hasta el polo sur del otro.
Actividad 3: En esta actividad se colocaron los imanes repeliéndose, es por esto que no se
observan líneas de campos entres los polos que estaban cerca ya que estas se repelen. Las líneas
de campo si iban dirigidas hacia los polos que se atraen.
Actividad 4: En esta actividad los imanes se colocaron atrayéndose, aquí si se observan las
líneas de campo entre los dos imanes. Al estar muy cerca se observa como las líneas de campos
son rectas. En conclusión, entres polos que se atraen si hay líneas de campos entre ellas, si se
repelen no las hay.
6. Realice un dibujo en perspectiva que permita visualizar la forma espacial del campo en
las actividades 3 y 4 del procedimiento experimental. Compare ese dibujo con la foto o
dibujo de las líneas de campo obtenidas con la las limaduras de hierro para los incisos 3
y 4. Explique si hay concordancia entre uno y otro dibujo y por qué.
Forma espacial
Actividad 3 y 4
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CAMPO MAGNETICO
Si hay concordancia, las líneas de campo tienen el mismo comportamiento cuando son
polos iguales están se repelen en sentidos contrarios y cuando son polos iguales las líneas
de campo van desde un polo al otro.
7. Describa el movimiento de la brújula en la Actividad 2 y compare esta trayectoria con
las líneas de campo obtenidas con las limaduras de hierro.
La trayectoria representa el campo magnético que genera el imán, el movimiento de la
brújula nos representó la misma trayectoria que toman las limaduras de hierro. Ya que se
sabe que las líneas de campo irán desde un polo que en este caso es norte al polo sur ya que
estos se atraen. Y la flechita de la brújula nos iba guiando de punto a punto como se
muestra en la foto.
II. CUESTIONARIO A
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CAMPO MAGNETICO
1. ¿Cómo discurrirían las líneas de campo que no están trazadas en la hoja de laActividad 2?Las demás líneas de campo se verán exactamente igual, van desde un polo norte hasta otro
polo sur. Las líneas de campo con menores distancias son las que poseen mayor campo
magnético.
2. Las distintas configuraciones de líneas que han mostrado las limaduras muestran que
éstas ‘salen’ del polo norte y ‘entran’ al polo sur de cada imán. ¿Es esto realmente cierto?
Explique si las líneas de campo magnético son abiertas o cerradas y por qué.
Afirmativamente, las líneas de campo convergen en los polos, podemos decir entonces que
son cerrados. Esto es debido a que solo hay dipolos magnéticos, lo que significa que la
cantidad de líneas de campos que entran es igual a las que salen.
3. Cuándo usted colocó la brújula en los puntos señalados en la actividad 2, ¿porqué la
aguja no marcaba ni el norte ni el sur del campo terrestre?
La aguja no marcaba norte o usar, ya que estaba muy cerca de los imanes, y estos ejercen
una fuerza de atracción hacia la aguja, esta fuerza magnética hace imposible para la brújula
marcar un norte o sur.
4. Si deseara ubicar el norte en distintos lugares de su casa, señale dos o tres aparatos o
elementos que distorsionarían la dirección que marcaría la aguja de la brújula. Explique
el porqué de esta distorsión.
Radio, Pc, Televisor y celular, ya que todos los aparatos electrónicos suelen generar
radiación electromagnética. Estas ondas electromagnéticas afectan la brújula dándonos una
dirección errónea.
5. Investigue sobre el comportamiento de los átomos de hierro que permite que las
limaduras se orienten en la dirección de las líneas. Describa y explique la configuración
de “dominios magnéticos” característica de metales como el hierro (ferromagnéticos).
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CAMPO MAGNETICO
Básicamente lo que nos dice la teoría de dominios magnéticos, es que en una sustancia
magnética, los imanes atómicos producidos por efecto de los electrones alrededor del
núcleo, tienen una tendencia a alinearse juntos en grupos de millones de átomos. Es debido
a esto que las limaduras de hierro se orientan en dirección de líneas, ya que su estructura
atómica lo permite. Siguiendo con la teoría estos dominios están orientados en forma
aleatoria cuando no existe campo magnético externo. Cuando se aplica un campo
magnético externo estos se orientan siguiendo la dirección de este campo.
III. REGISTRO DE DATOS B
1. Mida la longitud total del hilo, la distancia horizontal de cada extremo a la brújula y la
distancia radial de éste a la brújula.
Longitud del hilo 55 cm, distancia horizontal es la mitad de la longitud del hilo y la
distancia radial es de 4 cm.
2. Anote los datos de los resistores (resistencia y potencia).
Las resistencias son de 5.6 Ω con 7.5 W de potencia
3. Anote los datos de voltaje y corriente que alimentan el circuito.
Corriente Voltaje
0.2A 0.51
0.3A 0.79
0.5A 1.23
0.7A 1.8
0.9A 2.44
1.1A 2.88
1.3A 3.35
4. Mida el ángulo de declinación de la brújula una vez que el circuito esté montado y sea
alimentado con la fuente de voltaje.
Corriente Voltaje Ángulo
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CAMPO MAGNETICO
0.2A 0.51 4
0.3A 0.79 8
0.5A 1.23 18
0.7A 1.8 22
0.9A 2.44 27
1.1A 2.88 35
1.3A 3.35 40
Corriente Voltaje Ángulo
0.2A 0.51 3
0.3A 0.79 7
0.5A 1.23 18
0.7A 1.8 22
0.9A 2.44 27
1.1A 2.88 33
1.3A 3.35 39
Corriente Voltaje Ángulo
0.2A 0.51 4
0.3A 0.79 7
0.5A 1.23 18
0.7A 1.8 22
0.9A 2.44 28
1.1A 2.88 31
1.3A 3.35 40
Promedio de las tres mediciones:
Corriente Voltaje Ángulo
0.2A 0.51 3.67
0.3A 0.79 7.33
0.5A 1.23 18
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CAMPO MAGNETICO
0.7A 1.8 22
0.9A 2.44 27.33
1.1A 2.88 33
1.3A 3.35 39.67
IV. RESULTADOS B
1. El valor obtenido para el campo magnético terrestre en Gauss para cada valor
de corriente.
Bterr=B cot θ≈μ0 I
2 πrcot θ
Usaremos la tabla de promedios para calcular el campo magnético.
Corriente Voltaje Ángulo
0.2A 0.51 3.67
0.3A 0.79 7.33
0.5A 1.23 18
0.7A 1.8 22
0.9A 2.44 27.33
1.1A 2.88 33
1.3A 3.35 39.67
Tenemos los siguientes resultados:
Para la corriente de 0.2A, ángulo de 3.67:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (0.2 )2 π ( 0.04 )
cot 3.67 ° ≈1.6×10−5T ≈0.16G
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CAMPO MAGNETICO
Para la corriente de 0.3A, ángulo de 7.33:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (0.3 )2 π ( 0.04 )
cot 7.33 ° ≈1.2×10−5T ≈0.12G
Para la corriente de 0.5A, ángulo de 18:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (0.5 )2 π ( 0.04 )
cot 18 ° ≈7.69×10−6T ≈0.0769G
Para la corriente de 0.7A, ángulo de 22:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (0.7 )2 π ( 0.04 )
cot 22 ° ≈8.7×10−6T ≈0.087G
Para la corriente de 0.9 A, ángulo de 27.33:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (0.9 )2 π ( 0.04 )
cot 27.33 ° ≈8.7×10−6T ≈0.087G
Para la corriente de 1.1A, ángulo de 33:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (1.1 )2 π ( 0.04 )
cot 33 ° ≈8.5×10−6T ≈ 0.085G
Para la corriente de 1.3A, ángulo de 39.67:
Bterr≈μ0 I
2πrcot θ≈
μ0 (1.3 )2 π ( 0.04 )
cot 39.67 ° ≈7.8×10−6T ≈0.078G
2. La recta μ0 I
2πrvs . tan θ que le ha de dar como pendiente el campo
magnético promedio obtenido en la experiencia.
Tan( )
0.0099 G 0.060.012 G 0.13
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CAMPO MAGNETICO
0.025 G 0.320.035 G 0.4040.045 G 0.520.06 G 0.650.07 G 0.83
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
f(x) = 0.0832129612414008 x + 0.00205963299179401R² = 0.987721707229495
Series2Linear (Series2)
tan(a)
Axis Title
Según la mediante el promedio del campo magnético es de 0.0832 Gauss, que es el promedio
de los campos magnéticos calculados en la primera parte.
3. Compare sus resultados con el valor real del campo magnético que puede
consultar en páginas sobre Geofísica en Internet.
El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán de barra inclinado 11 grados respecto
al eje de rotación de la Tierra. Investigando en varias fuentes concluimos que el campo
magnético en la superficie de la tierra varía entre 0.25 a O.6 Gauss. Comparándolo con nuestros
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CAMPO MAGNETICO
valores nos acercamos mucho a esta referencia. Ya que llegamos a tener un campo magnético
de 0.2 Gauss.
V. CUESTIONARIO B
1. ¿Cuál es el motivo de asegurar las precauciones sobre el 10% y sobre colocar la brújula
en la zona central del hilo?
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CAMPO MAGNETICO
El pequeño imán que tiene la brújula debe de percibir la corriente que pasa a través del
hilo durante la alimentación del circuito, es por esto del 10%. La brújula se pone en la
zona central del hilo ya que la aguja tiene que estar alineada con hilo, la pequeña
variación de la aguja serán los ángulos que utilizamos en la práctica.
2. Calcule el campo magnético terrestre, usando el campo magnético de un hilo no
infinito, usando la ley de Biot-Savart.
En la práctica utilizamos la ecuación para un hilo infinito, en este caso nos piden
calcular para un hilo no infinito. Partimos de la siguiente ilustración, donde un
conductor lleva una corriente.
db=μ ( Idl )r4 π r2
Dónde:
μ=constantede permeabilidad
r=vector unitariodirigido desde el elemento dl hasta el punto p
Idl=elemento diferencial queapunta enel sentido I
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CAMPO MAGNETICO
Integrando la ecuación, para un elementó de longitud L, de alpha hasta beta, nos da la
siguiente ecuación:
B=−μ0 I
4 πR(cosβ−cosα )
Sabemos que:
La ecuación para calcular el campo magnético terrestre a partir de un hilo no infinito
seria:
Bterr=−μ0 I
4 πR(cosβ−cosα )∗cot∅
3. Analice las características de potencia, amperaje y voltaje del circuito y señale el por
qué debe utilizar la experiencia resistores de esa potencia.
Podemos calcular la Potencia máxima que se alcanza durante la realización de este
circuito. Que es P=V*I , donde el voltaje máximo fue de 3.35 voltios con un amperaje
máximo de 1.3 A. La potencia máxima es de 4.35 Watts. Teniendo este valor en cuenta
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CAMPO MAGNETICO
se sabe que se debe de utilizar resisteros con potencia de más 5 watts, en este caso
utilizamos resistores con potencia de 7.5 watts.
4. ¿Qué características del hilo se pueden cambiar para aumentar el campo magnético por
el producido?
Podríamos cambiar la longitud del hilo, como lo vemos en la fórmula de fuerza
magnética entre mayor longitud aumenta la fuerza magnética. Y en este caso el campo
magnético va ser mayor. También podríamos cambiar el área de sección transversal, a
mayor área abra más espacio para que fluyan los electrones, por lo tanto la resistencia
eléctrica va a disminuir. La corriente va aumentar por lo tanto el campo magnético será
mayor.
5. Investigue en relación con esta experiencia, la que realizo por primera vez Oersted.
Exponga en que consistió y que aspecto central del campo magnético sirvió para
demostrar.
Oersted investigo la desviación que sufre una aguja magnética situada en las
proximidades de un conductor eléctrico. Este experimento puso de manifiesto que
existía una conexión entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Toda corriente
eléctrica produce un campo magnético, luego de esto vinieron las investigaciones de
ampere y maxwell. El aspecto central en la práctica que realizamos, es que toda
corriente eléctrica produce un campo magnético, y lo pudimos observar durante la
practica entre mayor es la corriente el campo magnético producido es mayor.
6. Desarrolle brevemente alguna idea suya que pudiera servir para obtener del
omnipresente campo magnético terrestre algún beneficio industrial o para la
investigación.
Se podría investigar la teoría de energía libre que surgió de Nicola Tesla, en donde el
campo magnético terrestre es un factor clave, ya que la teoría dice que desde cualquier
punto de la tierra se puede alimentar una máquina de esta energía. Claro que solo puede
suceder si este tipo de energía es cinética. Sería imposible no obtener energía ya que es
omnipresente, él espacio que existe entre los átomos no está vacío, tiene energía. Si se
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logra crear una maquina alimentada por este tipo de energía revolucionaria la industria
actual. Esa es la idea alimentar una máquina de energía infinita.
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