ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERA

201424- Electromagnetismo Act No. 10. Trabajo Colaborativo 02

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PRINCIPIOS DE ELECTROMAGNETISMO

OBJETIVO.

Utilizando recursos del medio y mucha consulta y trabajo colaborativo,

conocer y socializar, los principios bsicos del electromagnetismo.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR

Comprender y socializar el concepto de campo magntico.

Construir las lneas de campo magntico 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 grandes inversiones econmicas.

Desarrollar la capacidad para encontrar relaciones permanentes entre el

material estudiado o sugerido y los principios de trabajo industriales.

CONCEPTOS BSICOS.

Experimentando con corrientes elctricas que se transportaban en diversos

alambres, Christian Oersted percibi que la aguja de una brjula se desviaba

cuando se acercaba al conductor elctrico. Este sencillo pero profundo

experimento mostraba la relacin ntima entre el campo elctrico y el campo

magntico y desde ese instante la humanidad comenz a escuchar el trmino

electromagnetismo. Esta deflexin sugiere la existencia de un campo magntico

en el lugar. De igual manera, la direccin del campo magntico puede

determinarse usando la regla de la mano derecha: si el pulgar derecho apunta en

direccin de la corriente, los dedos apuntan en la direccin del campo magntico

Si cogemos un pedazo de alambre y formamos con l una espira (un camino

cerrado para la corriente) y adems permitimos que una corriente elctrica circule

por ella, aparece un campo magntico alrededor de la espira. Un electroimn

puede formarse enrollando un alambre aislado (con laca o con caucho) que

conduce corriente elctrica alrededor de un ncleo de hierro dulce.

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El alambre enrollado al hierro varias veces forma una bobina. La bobina genera

un campo magntico como el de un imn permanente. Una bobina de alambre

enrollado alrededor de un ncleo con material ferro-magntico se llama solenoide.

Las lneas de campo magntico en torno a los devanados de alambre son conectadas por el

ncleo: el resultado es un gran imn.

MATERIALES

Brjula, limaduras de hierro y clips.

Papel Block y un pedazo de cartn

Fuente de poder de corriente directa.

Soporte Universal.

Multmetro.

Alambre de Calibre 14, un metro

PROCEDIMIENTO

Experimento A. Campo magntico alrededor de un alambre recto y largo.

1. Coloque el cartn en el borde de una mesa de laboratorio. Atraviselo con el

cable de manera que pase perpendicularmente por un agujero en el centro del

cartn, como muestra la figura. Ponga el soporte de tal forma que el alambre

pueda enrollarse en las pinzas y baje por el soporte hasta el ampermetro,

despus conctelo a la terminal positiva de la fuente de poder. La parte del

alambre que se encuentra debajo del cartn debe continuar verticalmente por

lo menos 10cm (0.1m) antes de prolongarse por la mesa hasta la terminal

negativa de la fuente de poder. Verifique la polaridad apropiada de la fuente

de poder y del ampermetro cuando conecte los alambres.

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2. Active la fuente de poder y genere una corriente de 200mA (0.2A). Coloque la

brjula al lado del alambre. Debe tenerse mucho cuidado con esta

experiencia puesto que el alambre puede recalentarse si se deja la corriente

circulando por mucho rato. Desplace la brjula lentamente alrededor del

alambre para trazar el campo magntico. Registre sus observaciones y haga

un dibujo del campo magntico generado alrededor del alambre.

3. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la corriente circule

en direccin opuesta. Accione la fuente de poder y dibuje ahora la direccin

del campo magntico alrededor del alambre, empleando la brjula. Registra

tus observaciones y has un dibujo del campo magntico alrededor del alambre

Experimento B. Intensidad del campo magntico.

1. Coloque sobre el cartn atravesado por el alambre un pedazo de papel que

tenga una abertura y un agujero. Distribuya aleatoriamente algunas limaduras

de hierro sobre el papel y alrededor del alambre y active la fuente de poder

para que genere una corriente elctrica de 150 mA (miliamperios).

2. Golpear suavemente el papel varias veces e interrumpa la corriente. Describa

en lenguaje sencillo lo que est observando.

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3. Golpear ahora el papel con la intencin formativa de desarreglar las limaduras.

Active la fuente y genere 100 mA. Golpear el papel y anote observaciones.

Experimento C. El Campo magntico generado por una bobina.

1. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar cortos elctricos entre

espiras) y enrllelo cuidadosamente alrededor de un ncleo (un pedazo de

varilla de hierro o de acero) y pele intencionalmente las puntas del dispositivo

(acabas de realizar una bobina conocida como un solenoide)

2. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de poder. Genere

una corriente de 100mA (se puede colocar una resistencia de proteccin entre

la fuente y la bobina para evitar calentamientos o cortos elctricos).

3. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados aleatoriamente y analice

cuntos son capturados por el dispositivo. Apaga la fuente y anota tus observaciones.

Actvale nuevamente y describe lo que percibes; ests

experimentando con un electroimn (consulta sobre este trmino).

4. Quita intencionalmente el ncleo (la barrita donde enrollaste el alambre) y

repite la experiencia anterior. Trata de sacar interesantes conclusiones.

5. Trata de determine la polaridad del electroimn generando una corriente en la

fuente de poder y pasando una brjula varias veces por la bobina.

ANLISIS

1. Qu relacin encuentras entre la corriente que transporta un conductor y el

campo magntico que se genera a su alrededor?

2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y aplicarla y realizar el

diagrama de los parmetros involucrados en el estudio de la corriente elctrica

que pasa por un alambre recto para generar un campo magntico.

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3. Qu efecto magntico tiene el cambiar la intensidad de la corriente elctrica

que pasa por un conductor elctrico?

4. Qu factores determinan la capacidad de un electroimn? Qu tan

determinante es la naturaleza de su ncleo?

5. Los imanes de barra son muy conocidos y fciles de adquirir comercialmente.

Encuentre relaciones y diferencias entre un electroimn y un imn de barra.

6. Analizar la forma y la intensidad de los campos magnticos generados por dos

solenoides uno con ncleo de aire y otro con ncleo de material ferro

magntico, cuando sus terminales se conectan a una fuente de poder.

7. Cuando un conductor elctrico se sumerge en un campo magntico se genera

sobre l una fuerza magntica; consultar efectos y propiedades.

Simultneamente se presenta un torque (torca) sobre el alambre, consultar

efectos, propiedades y aplicaciones cotidianas de este fenmeno.

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