ESCUELA SUPERIOR POLITCNICAFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE FSICAL

PRODUCCIN DE CAMPOS MAGNTICOSObjetivos

Observar la interaccin entre campos magnticos.

Fundamento terico

En 1819, durante una demostracin Hans Oersted encontr que una corriente elctrica en un alambre desviaba la aguja de una brjula prxima al mismo.

En la figura 11.1 se observa conductor, estas apuntan al norte geogrfico en ausencia de corriente. En cambio, cuando se tiene una corriente en el alambretangencialmente en dicha circunfer

Esta experiencia muestra que existe un campo magntico cercano que altera las brjulas, de tal manera que siguen la direccin de dicho campo magntico Se puede determinar la orientacin del campo magntico derecha, mostrada en la figura 11.2:

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PRCTICA # 9 PRODUCCIN DE CAMPOS MAGNTICOS

Observar la interaccin entre campos magnticos.

En 1819, durante una demostracin Hans Oersted encontr que una corriente elctrica en un alambre desviaba la aguja de una brjula prxima al mismo.

que al ubicar un grupo de brjulas alrededor de un alambre apuntan al norte geogrfico en ausencia de corriente. En cambio, cuando se

en el alambre estas se alinearan en una trayectoria circular tangencialmente en dicha circunferencia como se puede observar.

Figura 11. 1

Esta experiencia muestra que existe un campo magntico cercano que altera las brjulas, de tal manera que siguen la direccin de dicho campo magntico .

determinar la orientacin del campo magntico mediante la regla, mostrada en la figura 11.2:

Figura 11. 2: regla de la mano derecha

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En 1819, durante una demostracin Hans Oersted encontr que una corriente elctrica en

de un alambre apuntan al norte geogrfico en ausencia de corriente. En cambio, cuando se

estas se alinearan en una trayectoria circular apuntando

Esta experiencia muestra que existe un campo magntico cercano que altera las brjulas, de

egla de la mano

Por simetra, los puntos equidistantes al alambre dentro de la trayectoria circular tendrn igual magnitud de campo magnticoal alambre la magnitud de inversamente proporcional a la distancia. Por tanto, la magnitud de un campodistancia r alrededor de un conduc

Donde 0 es la constante de permeabilidad de espacio librepor el cientfico francs Andrmagnticos alrededor de estos.conoce como Ley de Ampre.

Adems, si se dobla un alambre recto y largo en forma de lazos o espiras circulares muy prximos entre s, se forma un solenoide, tambin conocila figura 11.3. Al estar unidas, las espiras renen sus campos magnticos que lograran individualmente formando un campo magntico

Las lneas de campo B dentro de un solenoide son casi paralelas y muy unidas, por tanto la intensidad es mayor respecto a las lneas de campo fuera de este, ya que se dispersan en su trayectoria desde el polo norte hacia el polo sur. derecha para los solenoides, la cual es mostrada en la figura 11.4.

Figura 11.

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Por simetra, los puntos equidistantes al alambre dentro de la trayectoria circular tendrn igual magnitud de campo magntico B. Si se modificara la corriente o la distancia respecto

B se vera afectada proporcionalmente a la corriente e inversamente proporcional a la distancia. Por tanto, la magnitud de un campo

alrededor de un conductor por el que pasa una corriente I se expresa de la forma:

es la constante de permeabilidad de espacio libre. Esta expresin fue trabajada por el cientfico francs Andr-Marie Ampre para los conductores que producan campos

gnticos alrededor de estos. Es por eso que la ecuacin anteriormente presentada se Ley de Ampre.

Adems, si se dobla un alambre recto y largo en forma de lazos o espiras circulares muy prximos entre s, se forma un solenoide, tambin conocido como electroimn mostrado en la figura 11.3. Al estar unidas, las espiras renen sus campos magnticos que lograran individualmente formando un campo magntico B con sus respectivos polos Norte y Sur.

Figura 11. 3: Campo en el solenoide

dentro de un solenoide son casi paralelas y muy unidas, por tanto la intensidad es mayor respecto a las lneas de campo fuera de este, ya que se dispersan en su trayectoria desde el polo norte hacia el polo sur. Podemos extender la regla de la mano

para los solenoides, la cual es mostrada en la figura 11.4.

Figura 11. 4: Regla de la mano derecha para un solenoide

Por simetra, los puntos equidistantes al alambre dentro de la trayectoria circular tendrn . Si se modificara la corriente o la distancia respecto

se vera afectada proporcionalmente a la corriente e inversamente proporcional a la distancia. Por tanto, la magnitud de un campo B a una

se expresa de la forma:

. Esta expresin fue trabajada Marie Ampre para los conductores que producan campos Es por eso que la ecuacin anteriormente presentada se

Adems, si se dobla un alambre recto y largo en forma de lazos o espiras circulares muy do como electroimn mostrado en

la figura 11.3. Al estar unidas, las espiras renen sus campos magnticos que lograran con sus respectivos polos Norte y Sur.

dentro de un solenoide son casi paralelas y muy unidas, por tanto la intensidad es mayor respecto a las lneas de campo fuera de este, ya que se dispersan en su

odemos extender la regla de la mano

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En la regla de la mano derecha para el solenoide, el pulgar apuntar en direccin y sentido del campo magntico resultante por la induccin, mientras los dems dedos debern seguir el sentido de la corriente a travs de las espiras.

La expresin para determinar la magnitud de un campo magntico B producido por un solenoide de N espiras conjuntas y longitud L por el cual atraviesa una corriente I, esta descrito como:

Procedimiento

1. Experimento de Oersted

a. Arme el circuito mostrado en la figura 11.5, de tal manera que la brjula quede en el centro de la espira en reposo.

Figura 11. 5

b. Cierre el interruptor, vare el voltaje en la fuente y haga las observaciones correspondientes.

c. Abra el interruptor. d. Cambie la polaridad de la fuente, cierre el interruptor.

2. Fuerza magntica sobre un conductor con corriente dentro de un campo magntico constante.

a. Coloque un alambre entre las pinzas aislantes de tal manera que pase justo por la mitad del imn de alnico.

b. Conecte los extremos a la fuente. Use un interruptor para conectar el alambre. c. Identifique el sentido de la corriente que atravesar el cable. d. Cierre el interruptor y realice las observaciones respectivas. e. Cambie la polaridad de la fuente. Cierre el interruptor y realice las observaciones

respectivas.

3. Lneas de campo magntico en

a. Realice el circuito mostrado en la figura 11.6

b. Coloque una lmina de acetato sobre la bobina.c. Esparza las limaduras de hierro sobre el acetato de tal manera que quede una fina

capa sobre este. d. Cierre el interruptor S y realice observaciones.e. Abra el interruptor S y acerque una aguja de brjula a la bobina. Cierre el

interruptor y realice las observaciones requeridas.f. Con el interruptor abierto, ingrese el ncleo de ferrita en la bobina. g. Cierre el interruptor S y coloque el acetato con limaduras de hierro sobre la bobina.

Materiales Brjula de bolsillo Fuente de voltaje DC Cables de conexin Interruptores Bobinas Ncleo en forma de U Imn permanente de alnico Limaduras de hierro Papel acetato

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Lneas de campo magntico en una bobina o solenoide.

Realice el circuito mostrado en la figura 11.6

Figura 11. 6

Coloque una lmina de acetato sobre la bobina. Esparza las limaduras de hierro sobre el acetato de tal manera que quede una fina

S y realice observaciones. S y acerque una aguja de brjula a la bobina. Cierre el

y realice las observaciones requeridas. abierto, ingrese el ncleo de ferrita en la bobina.

S y coloque el acetato con limaduras de hierro sobre la bobina.

alnico

Esparza las limaduras de hierro sobre el acetato de tal manera que quede una fina

S y acerque una aguja de brjula a la bobina. Cierre el

S y coloque el acetato con limaduras de hierro sobre la bobina.

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Banco de preguntas:

1. Una varilla de cobre delgada de 10cm de largo tiene una masa de 75g. Determine la magnitud y sentido de la corriente a travs de esta para que se mantenga levitando en un campo magntico uniforme de magnitud 0,1T que se encuentra saliendo de la pgina.

2. Si una carga elctrica se desplaza en lnea recta dentro de una regin del espacio, se puede asegurar que el campo magntico en esta zona es cero? Explique su respuesta.

3. Consulte por que se forman las auroras en los polos terrestres 4. Explique en qu condiciones dentro del experimento de Oersted la brjula no girara

en un circuito alimentado. 5. Ciertos electricistas llevan una brjula para detectar los cableados caseros. Explique

bajo que concepto fsico esta prctica es correcta. 6. Es posible que un campo magntico pueda poner en movimiento un electrn en

reposo? Explique su respuesta 7. Si se colocara una diferencia de potencial entre los extremos de un resorte, cuyas

vueltas tienen espaciamiento relativamente grande, se expande o se contrae el resorte? Explique su respuesta.

8. Se tienen 2 alambres perpendiculares entre s e iguales en longitud, por los cuales pasan corrientes iguales con sentido positivo en cada una de ellas segn un eje cartesiano. Determine:

a. Los cuadrantes en el cual ambos campos se junten b. Los cuadrantes en el cual ambos se separan c. La direccin de campo magntico en cada cuadrante.

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PRODUCCI

Nombre: Paralelo: Fecha:

1. Experimento de Oersted

a. Antes de cerrar el interruptor___________________________________________________________________

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b. Explique por qu gira la aguja cuando hay corriente e___________________________________________________________________

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2. Fuerza magntica sobre un conductor cmagntico constante.

a. Explique lo sucedido al cerrar el ______________________________________________________________________

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b. Explique lo sucedido al cambiar la polaridad de la fuente______________________________________________________________________

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REPORTE DE PRCTICA

PRODUCCIN DE CAMPOS MAGNTICOS

Prueba de entrada:Fecha: Reporte de prctica:

TOTAL:

interruptor cul era la orientacin de la aguja?___________________________________________________________________

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Explique por qu gira la aguja cuando hay corriente en el conductor___________________________________________________________________

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Fuerza magntica sobre un conductor con corriente dentro de un campo

Explique lo sucedido al cerrar el interruptor. ______________________________________________________________________

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Explique lo sucedido al cambiar la polaridad de la fuente ______________________________________________________________________

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Prueba de entrada: Reporte de prctica:

cul era la orientacin de la aguja? ___________________________________________________________________

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n el conductor ___________________________________________________________________

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on corriente dentro de un campo

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3. Lneas de campo magntico en una bobina o solenoide.

a. Explique las diferencias entre un ncleo de aire y uno de hierro en la formacin del patrn de lneas de campo

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b. En qu partes de la bobina hay una mayor concentracin de lneas de campo? Explique por qu sucede esto.

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CONCLUSIONES

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