LAB 8 Campos Magnéticos

GUÍA Nº 8
CAMPOS MAGNÉTICOS
1.- Introducción
En física, el magnetismo es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas
de atracción o repulsión a otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que
han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel,
hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman (imanes). Sin embargo todos
los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un
campo magnético.
También el magnetismo tiene otras manifestaciones en física, particularmente como
uno de los dos componentes de la onda electromagnética, como por ejemplo la luz.
Cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño imán (Momento dipolar magnético
electrónico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material son
orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, sin dejar efecto promedio,
pero en un imán todos se orientan en la misma dirección produciendo un efecto
promedio cuantificable
Momento dipolar magnético electrónico
Si por un circuito C circula una corriente I, se define el momento dipolar magnético
como:
En el caso que el circuito es plano se tendrá que:
Donde S es el área de la superficie plana cuyo borde es C.
Campo magnético creado por un dipolo
Se define el potencial magnético dipolar generado por este circuito como:
y el campo magnético dipolar será:
Asignatura: Física Electromagnetismo
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009
Ley de Amperes
Una corriente eléctrica produce un campo magnético, siguiendo la Ley de Ampère.
Si el medio es el vacío
Campo Magnético producido por un Solenoide
Un solenoide de radio a y largo L, por el que circula la corriente I :
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El campo magnético axial, según el eje Z; es dado por:
BZ = µ 0 n I
donde :
N
n=
L
2.- Aprendizajes Esperados
a) De acuerdo al programa de estudios
2.1.- Criterios de Evaluación
a) Caracterizar el campo magnético de diferentes configuraciones de imanes
permanentes.
b) Estudiar la naturaleza del campo magnético
3.-Materiales
a) Imanes permanentes
b) Brújula
c) Cartulina
d) Limaduras de hierro.
4.- Actividades
4.1.- Procedimiento
A través del empleo de instrumentos de medición eléctrica tales Voltímetro,
Amperímetro y equipos como fuente de poder el estudiante caracteriza el campo
magnético de diferentes disposiciones de imanes permanentes junto con las
variables de interés con sus respectivas unidades.
4.1.1. Experiencia 1: Caracterizar el campo magnético
a.-
Coloque el imán en algún lugar de la sala.
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b) Coloque una brújula en diferentes posiciones de la sala y observe hacia donde se
orienta.
c) Coloque una brújula cerca del imán, encuentre y defina los polos del imán.
d) Coloque un imán de barra bajo el marco de cartulina y esparza limaduras de
hierro sobre éste. Realice un dibujo de lo observado.
e) Repita el procedimiento con dos imanes para diferentes configuraciones.
4.1.2. Experiencia 2: Estudiar las fuentes del Campo Magnético
Construya el esquema de la figura:
BOBINA
FUENTE DE PODER D.C
BRUJULA
AMPETRIMETRO
a) Coloque un papel con limaduras de hierro en las proximidades de la bobina y
explique sus observaciones
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b) Varíe gradualmente el potencial de la fuente de poder registrando su valor y el
de la corriente eléctrica. ¿Qué ocurre con la brújula? Calcule el campo magnético,
para cada valor de corriente eléctrica, usando la ecuación
µ
B = µ0 N I
es la permeatividad magnética del vacío, N es el número de vueltas y I
donde 0
es la corriente eléctrica.
c) Analice las unidades de campo magnético.
4.1.3 experiencia 3: Conducción de Campo Magnético por núcleo de Hierro
BARRA A
BOBINA
NÚCLEO B
FUENTE
DE
a) Mantenga la barra A separada
b) Aproxímela lentamente hasta que perciba que es atraída por el Núcleo B.
Explique sus observaciones.
4.2.- Cálculo y Resultados
a) Explique sus observaciones.
4.3.- Investigación Previa al Experimento:
Campo Magnético
Los estudios desarrollados por William Gilbert mostraron que el campo
magnético de un imán, era permanente, existían dos puntos de él donde el campo
magnético era más intenso (polos del imán) y una brújula se orientaba siempre en
una posición definida a lo largo de una línea que enlazaba los polos del imán.
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También concluyó que cualquier campo magnético tiene dos polos y por analogía
con lo que ocurre con la tierra los llamó polo Norte y polo Sur del imán.
-
Explicar la teoría clásica del magnetismo, diferenciar los materiales
ferromagnéticos, diamagnéticos y paramagnéticos. Explicar los fenómenos
magnéticos que no puede explicar la teoría clásica del magnetismo.
Explicar lo más importante de la teoría cuántica del magnetismo de los
materiales.
Entregarle a los alumnos los órdenes de magnitud de los campos magnéticos de
uso industrial; motores, generadores, resonancia magnética, etc.
5.- Bibliografía
1. R. Serway, Vol. II , Física, Editorial Mc Graw – Hill, 2005
2. Tipler,.Fisica, Editorial McGraw - Hill, 1999
3. Sears y Zemansky, Fisica General, Editorial Aguilar S.A. , España, 1980
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