Guia 6 - FCEIA

1) Objetivos de la experiencia
Visualizar las líneas de campo magnético originados por imanes permanentes y corrientes
estacionarias.
Discutir el efecto de un campo magnético sobre una corriente estacionaria.
Determinar el valor del campo magnético de un imán permanente a partir de la fuerza que ejerce
sobre una corriente estacionaria.
Analizar las relaciones entre la trayectoria de una partícula cargada que se mueve en un campo
magnético, su energía y la intensidad del campo aplicado a través de la observación de una
corriente electrónica en un tubo de rayo filiforme.
Medir campos magnéticos mediante sonda magnética con detector por efecto Hall.
2) Conocimientos necesarios
Para la realización de esta experiencia será conveniente tener presentes los siguientes temas:
Campos magnéticos generados por imanes permanentes.
Campos magnéticos generados por corrientes estacionarias.
Interacción entre campos magnéticos y cargas eléctricas en movimiento.
3) Elementos a utilizar
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Fuente de fem continua de salida variable (0-20 V)
Balanza de Mohr de brazos desiguales (capacidad: 311 g)
Sonda magnética con detector por efecto Hall.
Tubo de rayo filiforme para la determinación de e/m
Resistencias limitadoras de 2,4 Ω - 20 w
Accesorios de conexión
Limaduras de hierro
Brújulas y compás náutico
Imán permanente en forma de U
Espiras y bobinas diversas entre las que se encuentran:
Solenoide bobinado sobre base de acrílico
Toroide bobinado sobre base de acrílico
Bobinas de Helmholtz sobre base de acrílico
Bobina rectangular sobre base de acrílico
4) Desarrollo de la experiencia
Parte A: Líneas de campo magnético y medición de B con la sonda magnética.
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Conecte el solenoide a la fuente de fem en serie con una resistencia limitadora de 2,4Ω-20 W.
Esparza limaduras de hierro sobre la base de acrílico, cubriendo las regiones interior y exterior
del solenoide.
Aumente la salida de la fuente hasta obtener una corriente de aproximadamente 1 A.
Mediante golpes suaves sobre la base de acrílico permita la redistribución de las limaduras.
Registre fotográficamente lo observado en toda la superficie soporte.
Acerque la sonda magnética a un extremo del solenoide y mida el valor de B. Repita el
procedimiento en el centro del solenoide. Compare los valores obtenidos.
Repita el procedimiento con el toroide, con las bobinas de Helmholtz y con la bobina plana
rectangular registrando en fotografías las distribuciones de las limaduras en cada caso.
Esparza limaduras sobre una hoja de papel, coloque un imán permanente en forma de U debajo
del mismo y haga vibrar suavemente el papel. Registre fotográficamente la distribución de las
limaduras.
Repita el procedimiento para dos imanes enfrentados por cualesquiera de sus extremos y
relacione sus observaciones con los polos magnéticos.
Mida con la sonda magnética el campo magnético en el centro de la bobina plana rectangular
circulada por una corriente de 1 A. Registre la indicación del instrumento.
Interrumpa la corriente por la bobina por un momento, hasta que descienda la temperatura de la
resistencia limitadora. Restablezca la corriente por el circuito y acerque al centro de la bobina un
compás náutico. Observe y registre qué sucede.
Parte B: Interacción entre campos magnéticos y corrientes estacionarias.
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Coloque la espira en el platillo de la balanza, previamente equilibrada.
Arme un circuito serie conectando la espira a la fuente de alimentación y
a las dos resistencias limitadoras.
Realice un análisis de las fuerzas que actúan sobre la horquilla y el imán,
explicando la relación entre el sentido de la fuerza que actúa sobre la
horquilla, la polaridad de la fuente y la disposición del imán.
Observe la variación en el valor de las fuerzas actuantes al cambiar la
polaridad de la corriente.
Observe la variación en el valor de las fuerzas actuantes al cambiar las espiras.
Mida con la balanza el valor de la fuerza sobre una espira en particular.
Determine la intensidad y el sentido del campo magnético del imán.
Parte C: Movimiento de una partícula en un campo magnético.
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Describa el funcionamiento del aparato.
Observe cómo varía el radio del haz de electrones al aumentar el voltaje acelerador o la
intensidad del campo magnético. Justifique estos efectos.
Acerque un imán al tubo electrónico y observe cómo es perturbada la trayectoria de los
electrones.
5) Informe
El informe correspondiente a la parte A deberá contener:
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Esquema de cada dispositivo utilizado.
Fotografías de la distribución observada de las limaduras para cada uno de ellos.
Explicación sobre el por qué de tales redistribuciones.
Resultado de las mediciones del campo magnético en el centro y un extremos del solenoide.
Explicación sobre el por qué de las diferencias.
Indicación del sentido de circulación de la corriente eléctrica en la bobina rectangular plana
teniendo en cuenta la indicación de la sonda magnética y el posicionamiento final del compás
náutico.
Comentarios finales.
Bibliografía consultada.
Antes de retirarse, cada grupo de alumnos tendrá una charla con el docente en la que expondrán las
observaciones realizadas en las partes B y C, sus conclusiones e interpretaciones. El docente
realizará las preguntas que considere convenientes a fin de evaluar la calidad de la tarea realizada.