Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro ELECTROIMÁN Samantha Vargas Navarro – Ing. Civil Raul Andres Parada Sepulveda– Ing. Civil Ludy Rossana Ortiz Zambrano– Química INTRODUCCIÓN El electroimán se usa en la actualidad en muchos de los objetos cotidianos. En muchos de ellos, ni siquiera nos habíamos planteado hasta ahora que pudieran tener uno dentro. Entre sus usos más frecuentes y en el que cuya presencia no podría ser sustituida por ningún otro elemento es el motor eléctrico. Los electroimanes se utilizan en multitud de situaciones, ya que tienen una ventaja muy importante sobre los imanes naturales, y es que se pueden activar y desactivar cuando se desee y que además se puede variar el campo magnético emitido por el electroimán fácil y rápidamente, y por lo tanto, su fuerza de atracción. OBJETIVOS Objetivo general Demostrar de forma experimental el funcionamiento de los principios del electromagnetismo tales como: La Ley de Lenz, la Ley de Ampere y la Ley de Faraday. Objetivos específicos Conocer el funcionamiento de un electroimán y sus variaciones con base en los principios fundamentales del electromagnetismo. 1 Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro Demostrar la capacidad de análisis y desarrollo de laboratorios de electromagnetismo del estudiantes, enfocándose en la experimentación aplicada a la industria MARCO TEÓRICO Un imán es un cuerpo orientado en base a dos polos: negativo (Sur) y positivo (Norte),capaz de producir un campo magnético y atraer hacia sí, o ser atraído, hacia otro imán y/o metales ferromagnéticos . Las propiedades magnéticas de los imanes se mantienen intactas a menos que se les apliquen fuerzas magnéticas opuestas, se les aumente de temperatura (por encima de la Temperatura de Curie o Punto de Curie, distinto según el elemento), o si se les somete a golpes fuertes o de mucha altura. La clasificación de los imanes se divide principalmente en Naturales y Artificiales. En este proyecto se trabajará con un electroimán artificial fabricado manualmente, mediante el cual se demostrarán las propiedades magnéticas y eléctricas del mismo. Imán Artificial Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.Al hacer pasar la corriente por un conductor enrollado en un núcleo de hierro, se consigue que las moléculas que forman el núcleo se reordenen y alineen, teniendo la carga positiva y negativa de cada molécula en el mismo sentido. De esta forma, los campos magnéticos formados por todas las moléculas se suman dando lugar a una fuerza de atracción con otros imanes y objetos metálicos (ferromagnéticos). Al enrollar el cable y hacer pasar la corriente, no estamos haciendo sino simular lo que la naturaleza hace con la magnetita, aunque de manera temporal, ya que al dejar de circular la corriente, las moléculas vuelven a su estado original y la capacidad de atracción desaparece. En la actualidad, los electroimanes se utilizan en multitud de situaciones, ya que tienen una ventaja muy importante sobre los imanes naturales, y es que se pueden activar y desactivar cuando se desee, y que además se puede controlar la intensidad del campo magnético emitido, por lo tanto, su fuerza de atracción. Para ello, se varía la corriente que se le hace circular o el número de espiras de la bobina. Corriente eléctrica Es el flujo de carga eléctrica que recorre un material, el cual se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se le denomina intensidad de corriente eléctrica y en el Sistema 2 Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios por segundo), unidad que se denomina amperio (A). Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el presente caso, el electroimán. Campo magnético Es sabido que una carga eléctrica en movimiento o una corriente eléctrica produce un campo magnético.El campo magnético es el medio en que ocurren las interacciones donde estén presentes los imanes, materiales ferromagnéticos, partículas eléctricamente cargadas en movimiento y conductores por los que circula una corriente eléctrica. Si cogemos un alambre por el que pasa corriente. El campo magnético que genera la corriente provoca un patrón de círculos concéntricos en torno al alambre, llamadas líneas de campo magnético,las cuales revelan la forma del campo y se extienden a partir de un polo, rodean al imán y regresan al otro polo.Si se invierte el sentido de la corriente las líneas del campo magnético también se invierten. La dirección del campo fuera del imán va del polo norte al polo sur y la intensidad del campo es mayor donde las líneas están más próximas entre sí. Además, se puede comprobar que la intensidad de campo magnético es mayor en los polos. Interacción magnética El fenómeno del ferromagnetismo constituye un caso particular de interacción magnética. Entre dos imanes distintos se establecen fuerzas de repulsión o atracción que dependen de las posiciones relativas entre los imanes. Este comportamiento se explica por la existencia en los imanes de dos zonas de características opuestas, llamadas polo norte y polo sur, tales que, entre dos imanes: • Los polos del mismo tipo se repelen. • Los polos de distinto tipo se atraen. 3 Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro Los polos magnéticos del mismo tipo se repelen y los de distinto tipo se atraen. La fuerza de atracción o repulsión es inversamente proporcional a la distancia que existe entre los polos, lo que revela una analogía con la ley de Coulomb de la electrostática. MATERIALES Clavo Alambre de cobre Batería Metal METODOLOGÍA Fase uno: Para esta primera fase se armará el montaje, primero se tomará el alambre de cobre y lo enrollaremos alrededor del clavo, cuantas más vueltas se den, más fuerza tendrá el electroimán, es importante no enrollar alambre sobre alambre, solamente alrededor del clavo. Posteriormente se conecta un extremo del alambre a uno de los polos de la batería y el otro se deja suelto para conectarlo cuando se desee usar. Fase dos: Para la segunda fase pondremos a prueba el electroimán conectando el extremo libre al clavo y acercando el electroimán a el metal que queramos atraer. CONCLUSIONES 4 Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro • El incremento de corriente a lo largo de la bobina de cobre genera un mayor campo magnético según lo establece la Ley de Ampere, lo cual a su vez incrementa el campo magnético y por ende la fuerza magnética del electroimán. • El campo magnético también dependerá de la cantidad de espiras que se tengan alrededor del material ferromagnético. • Los comportamientos demostrados en este informe pueden tener usos en múltiples campos de la industria en la manipulación de carga, construcción de motores, discos duros, etc. BIBLIOGRAFÍA Electroimán | Física |VIX (2019). Recuperado de https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/3634/que-es-un-electroiman Qué es y cómo funciona un electroimán (2019). Recuperado de http://comofunciona.org/que- es-y-como-funciona-un-electroiman/ IMA Magnets(2018). ¿Qué son los electroimánes?. 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