PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III.docx

Trabajo Colaborativo 3ELECTROMAGNETISMO 0 ACT 12: TRABAJO COLABORATIVO 3 “PRÀCTICAS SENCILLAS DE LABORATORIO. III” ELECTROMAGNETISMO ELABORADO POR: WILTON ALONSO CARDONA RAIGOZA COD: CC 71.314.118 TUTOR: FUAN EVANGELISTA GÓMEZ RENDÓN UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD CÓDIGO DEL CURSO: 201424-3 OCTUBRE DE 2010 Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 1 CONTENIDO pág. Introducción……………………………………………………………………………..2 Objetivos…………………………………………………………………………………3 Desarrollo de la actividad Parte 1: Imanes…………………………………………………………………………4 Parte 2: El capacitor…………………………………………………………………...11 Parte 3: naturaleza del magnetismo………………………………………………...17 Conclusiones………………………………………………………………………......31 Bibliografía……………………………………………………………………………...32 Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 2 INTRODUCCION El magnetismo, es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia. Aunque hay una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo, ambas fuerzas son totalmente diferentes. Para que interactúen debe de haber un movimiento en alguna de ellas. Se sabe que el electrón tiene una carga electrostática que aplica una fuerza hacia el centro del electrón, y también se sabe que los electrones tienen un campo magnético a su alrededor debido a su rotación orbital. En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagnético por ser perpendiculares entre sí. Los únicos materiales magnéticos naturalmente son el Hierro, Níquel y Cobalto. Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por qué no son todas las sustancias Magnéticas entonces. Esto se debe a que en los átomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo. Los materiales naturalmente magnéticos reciben el nombre de “ferromagnéticos” pues se comportan como el hierro, en lo que se refiere al magnetismo. Estos materiales no siempre se comportan como imanes, esto se debe a que las moléculas están dispersas y sin alinear, por lo que cada una sigue una dirección al azar; cuando estas moléculas están alineadas las fuerzas magnéticas se suman, en este momento decimos que un material está “magnetizado”. Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos, que reciben el nombre de “Norte” y “Sur”(N y S, respectivamente). El extremo Norte de un imán se determina suspendiendo un imán en un cordel para que apunte al Norte magnético. Esto se debe a que la tierra tiene un campo magnético pues tiene una rotación del mismo modo que los electrones. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 3 OBJETIVOS  Explorar la forma, dirección e interacción de los campos magnéticos.  Analizar situaciones físicas cualitativas y cuantitativas, través de ejemplificaciones, resolución de problemas y la realización de actividades prácticas y de laboratorio.  Visualizar las líneas del campo magnético generado por imanes y corrientes.  Mejorar las destrezas y conocimientos previos compartiendo las experiencias con los integrantes de los diferentes grupos colaborativos y los tutores asesores en cada uno de los CEAD donde es desarrollada la práctica.  Determinar el comportamiento y la aplicación del magnetismo en la electrónica, con la simulación de fenómenos que interactúan en un condensador.  Plantear dudas y resolverlas con la ayuda del tutor por medio del espacio virtual y presencial. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 4 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD “IMANES” Esta actividad se basa en el desarrollo del laboratorio con las fuentes documentales y experimentales de Internet y de experiencias propias, ya que al momento de desarrollar dicho trabajo en el CEAD, no se contaba con los instrumentos para su montaje y ejecución (en especial el galvanómetro). Estos son los elementos que se requerían para la práctica  Bobina con núcleo de aire y 50 espiras.  Bobina con núcleo de aire y de 100 espiras  Dos imanes de barra  Cables, conectores  Galvanómetro con cero en el centro  Bobina de una sola espira PROCEDIMIENTO 1. Conectar la bobina de una sola espira al galvanómetro, como se ilustra en la figura. Introduzca uno de los imanes de barra a través de la bobina y comienza a generar con su mano y en el interior una movimiento armónico simple. Observe cuidadosamente la aguja del galvanómetro y anote sus observaciones. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 5 La figura (a) muestra las terminales de una bobina conectadas a un galvanómetro. En condiciones normales no se esperaría una deflexión en la aguja del instrumento debido a que no parece existir una fuerza electromotriz (fem) en el circuito; sin embargo, si se acerca un imán de barra con su polo norte hacia la bobina, ocurre un fenómeno extraordinario. Mientras se esté en moviendo el imán, el galvanómetro registra una deflexión, lo cual demuestra que se ha establecido una corriente en la bobina. Si se mantiene al imán en una posición fija respecto a la bobina, el galvanómetro no experimenta deflexión alguna. Si el imán se mueve alejándose de la bobina, el galvanómetro registra nuevamente una deflexión, pero en sentido opuesto, lo cual significa que la corriente en la bobina va en sentido opuesto. Mediante otros experimentos se puede ver que lo que influye en el fenómeno es el movimiento relativo del imán y de la bobina. No importa si es el imán el que se mueve hacia la bobina o la bobina hacia el imán. Al realiza este procedimiento con una bobina de una sola espira, se observa que:  Sólo aparece corriente en la espira cuando el imán se mueve dentro de ella o cuando es la espira la que se mueve y el imán permanece fijo, es decir, cuando existe movimiento relativo entre la espira y el imán.  Cuando termina el movimiento desaparece la corriente en la espira.  La corriente cambio de sentido si cambia de sentido el movimiento.  Hay dos elementos en la producción de corrientes inducidas: El inducido que es el circuito donde aparece la corriente, en la experiencia, la espira Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 6 El inductor es el que produce el fenómeno, en este caso, el imán 2. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 50 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y vaya sacando conclusiones De acuerdo a la teoría de Lenz (Ley de Lenz: "Cuando varía el flujo magnético que atraviesa una bobina, esta reacciona de tal manera que se opone a la causa que produjo la variación (generando un flujo contrario)". Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; si disminuye lo aumentará. Para conseguir estos efectos, tendrá que generar corrientes que, a su vez, creen flujo que se oponga a la variación. Se dice que en la bobina ha aparecido una CORRIENTE INDUCIDA, y, por lo tanto, UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA. En la práctica se visualiza en la aguja del multimetro una corriente electromotriz la cual reitera la teoría planteada. 3. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones. Si en lugar de tener una espira repetimos la experiencia con un inducido con mayor número de espiras, la corriente que aparece es mayor, es decir, la corriente inducida es directamente proporcional al número de espiras. Asimismo si el imán lo movemos con mayor rapidez, la corriente también es mayor. Esto resume la ley de Faraday que dice: "La corriente inducida viene es directamente proporcional a la rapidez con que varía el flujo magnético y el número de espiras del inducido" 4. Conecte las terminales del galvanómetro a la bobina de 100 espiras. Introduzca el imán dentro de la bobina y repita cuidadosamente la experiencia anterior. Registre sus observaciones y continúe sacando conclusiones. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 7 Si en vez del polo norte se utiliza el polo sur del imán (se invierte la polaridad con respecto al punto 1), el experimento sigue ocurriendo tal como se ha descrito, pero se invierten los sentidos de las deflexiones. La corriente cambio de sentido si cambia de sentido el movimiento. 5. Si el diámetro del núcleo se lo permite (en caso contrario rediseñe sus bobinas) una los dos imanes de barra (para generar un imán más fuerte) e introduzca el sistema a la bobina de 100 espiras. Observe el movimiento de la aguja del galvanómetro; ahora genere movimientos armónicos simples y a diferentes frecuencias o velocidades y analice con cuidado el movimiento de la aguja del galvanómetro. Anote una a una sus observaciones y saque conclusiones significativas del proceso. Mientras el imán se mueve, el galvanómetro detecta la presencia de una corriente eléctrica alterna. Si el imán se detiene, la corriente cesa. Es importante darse cuenta, que cuando uno de los polos del imán se acerca a la bobina, la corriente producida tiene un sentido y cuando este polo se aleja la corriente cambia de sentido. Si se invierte la polaridad del imán, los sentidos de las corrientes producidas se invierten. Faraday descubre que el fenómeno inverso produce resultados análogos, es decir, el movimiento de una bobina frente a un imán fijo, también produce corrientes inducidas y a partir de este momento quedaron inventadas las máquinas inductoras o generadores de corriente alterna. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 8 ANÁLISIS 1. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones del movimiento generado en la aguja cuando el imán se introduce en la bobina de una espira: Al momento de acercar el imán a la bobina que se formó con una sola espira, esta nos indica que se genera una corriente en la bobina por efectos de inducción. Hay que tener en cuenta que al introducir el polo de un imán en su parte interna y desplazarlo a lo largo de su eje, se produce una corriente inducida. Al cambiar el polo que se introduce en la bobina cambia el sentido de la corriente en el galvanómetro. 2. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones o implicaciones del movimiento generado en la aguja del galvanómetro cuando el imán se introduce en cada una de las bobinas de 50 y 100 espiras. La inducción del imán sobre la bobina está ligado directamente proporcional al número de espiras de la bobina en donde a mayor espiras (100) mayor energía, el diámetro de las espiras y el material de construcción. De acuerdo a las apreciaciones anteriores en la bobina de 100 espiras se obtiene una mayor ganancia de corriente que en la de 50 espiras. 3. Explique en lenguaje sencillo sus apreciaciones e implicaciones del movimiento generado en la aguja cuando sistema de imanes se introduce en cada una de las bobinas y se mueve a diferentes frecuencias o velocidades: Las oscilaciones del imán en el cuerpo de la bobina en un tiempo determinado producen una reacción generando un campo eléctrico, lo cual hace producir un movimiento en la aguja que registra una corriente en el sistema 1. Finalmente dejar el sistema de imanes en reposo y mover a diferentes velocidades cada una de las bobinas alrededor del sistema de los imanes; sacar conclusiones de los registros conservados y proponer explicaciones razonables. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 9 A mayor velocidad se produce mayor campo eléctrico el cual con una oscilación permanente hace que la aguja registre un incremento de energía visible y de manera inversa a menor oscilación la energía en la bobina disminuye notablemente. 2. Tratar de buscar, consultar o sugerir una explicación al fenómeno siguiente: “la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección cuando el imán se introduce en la bobina y en la dirección opuesta cuando el imán se saca”. Este fenómeno se produce por la generación de electricidad la cual es producida por la aceleración del imán en el cuerpo de la bobina generando un campo eléctrico la cual el Galvanómetro registra de modo proporcional a la corriente que fluye a través de los conductores 3. Encuentre los factores que afectan directamente la “F.E.M” (fuerza electromotriz) generada en un sistema de inducción y explique la influencia en la generación del voltaje inducido de cada uno de ellos. Básicamente, en un conductor se induce una fuerza electromotriz (F.E.M) cada vez que hay un cambio en el flujo magnético que pasa por el mismo. La magnitud de la F.E.M es proporcional a la relación de tiempos en que varía el flujo magnético. Alternativamente, una F.E.M puede relacionarse como inducida en un conductor que corta líneas de fuerza de un campo magnético. La magnitud de la F.E.M es proporcional a la velocidad con la cual se cortan las líneas de fuerza. 4. Construya un transformador elevador y un transformador reductor y utilizando al máximo su talento y sus consultas y con la inversión mínima (aprovechar cuantos elementos estén a su alcance y en su entorno social inmediato) alambre con laca, varilla, aislantes. Estudie su comportamiento y explique cómo funciona el principio de inducción electromagnética. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 10 La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 11 EL CAPACITOR Esta actividad, al igual que la actividad anterior, no pudo ser desarrollada directamente en el CEAD, pero se ejecutaron las mediciones y se desarrollo el producto con algunos de los compañeros del CEAD Medellín. Los materiales para el desarrollo de esta actividad son los siguientes, según lo propuesto en la guía: Materiales Un capacitor de 1000μF, resistencia de 10k_, resistencia de 27k_, voltímetro, fuente de voltaje, amperímetro CD y un cronómetro. La figura uno es un diagrama del circuito de un capacitor, una batería, una resistencia, un voltímetro y un amperímetro, que no se muestra y que se conecta en serie para medir la intensidad de corriente. La resistencia es un simple dispositivo que se opone al paso de corriente eléctrica. La corriente eléctrica en un periodo se mide en unidades llamadas amperes; 1 coulomb/segundo = 1 ampere. Cuando el interruptor está abierto, como muestra la figura uno, no fluye corriente eléctrica de la batería. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, la batería suministra energía eléctrica para mover las cargas positivas a una placa del capacitor y las cargas negativas a la otra. Se acumula carga en cada una de las placas del capacitor, pero no fluye corriente a través de él puesto que el centro del Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 12 capacitor es de material aislante. A medida que la carga se acumula en el capacitor, aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. En este punto, el sistema se encuentra en equilibrio y ya no fluye más carga eléctrica al capacitor. La capacitancia se mide poniendo una cantidad específica de carga en un capacitor y midiendo después la diferencia de potencial resultante. La capacitancia, C, se encuentra por medio de la siguiente relación ⁄ , donde C es la capacitancia en faradios, q es la carga en coulombios y V es la diferencia de potencial en volts. En este experimento, usted empleará un capacitor y medirá la intensidad de corriente que fluye hacia él en un periodo. Luego determinará la capacitancia del capacitor. 1. Arregle el circuito como muestra la figura uno. El amperímetro, el capacitor y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Vea las marcas + y - en los componentes del circuito. La placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería. Si las conexiones se invierten, el capacitor puede dañarse. Las resistencias no tienen extremo + o +. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor. 2. Con un compañero de práctica tomando el tiempo y otro leyendo y registrando los valores de corriente, encienda la fuente de poder y empiece a tomar las lecturas. En el instante que se enciende la fuente, circulará una gran corriente. Tome lectura de la corriente cada cinco segundos, el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente, hasta que sea demasiado pequeña para medirla. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. Registre las lecturas en la tabla 2. 3. Apague la fuente de poder. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo. 4. Reemplace la resistencia de 27kΩ por la resistencia de 10kΩ. 5. Repita los pasos 1 al 3 con el resistor de 10kΩ. Registre las lecturas en la tabla 2. 6. Después de que se han tomado todas las lecturas, desmantele el circuito. Asegúrese de desconectar todos los cables de la fuente de poder. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 13 TABLA 1 Voltaje Capacitancia (µF) Resistencia 1 (Ω) Resistencia 2 (Ω) 15.1 1000 27 K 10 K TABLA 2 TIEMPO (seg) Resistencia 1 27 K Ω Voltaje en C con resistencia 1 Resistencia 2 10 K Ω Voltaje en C con resistencia 2 Corriente (mA) Corriente (mA) 0 0.5 0.02 1.2 0.055 5 0.46 0.25 1 6.4 10 0.38 4.8 0.5 9.3 15 0.32 6.4 0.3 11.6 20 0.27 7.7 0.2 12.8 25 0.22 8.9 0.1 13.7 30 0.19 10 0.09 14.2 35 0.17 10.8 0.06 14.6 40 0.15 11.4 0.03 14.8 45 0.13 12 0.03 14.9 50 0.11 12.4 0.022 15 55 0.10 12.8 0.016 15.06 60 0.09 13.02 0.013 15.09 65 0.08 13.5 0.011 15.11 70 0.07 13.7 0.009 15.12 75 0.06 13.9 0.008 15.14 Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 14 80 0.05 14.1 0.0073 15.14 85 0.05 14.2 0.0069 15.15 90 0.04 14.3 0.0065 15.15 95 0.04 14.4 0.0062 15.15 100 0.03 14.5 0.0060 15.16 105 0.03 14.6 0.0057 15.16 110 0.03 14.6 0.0054 15.16 115 0.02 14.7 0.0052 15.16 120 0.02 14.7 0.005 15.16 125 0.02 14.7 0.0049 15.16 130 0.02 14.8 0.0057 15.16 1. Describa con sus palabras ¿Por qué la corriente inició en un valor máximo y descendió hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando? Al iniciar la cargara del capacitor, este funciona como un conductor pero inmediatamente comienza la carga, se acumula carga en cada una de las placas del capacitor, a medida que la carga se acumula en el capacitor, aumenta la diferencia de potencial entre las dos placas hasta alcanzar la misma diferencia de potencial que la batería. 2. Analice los datos obtenidos con las dos resistencias. Explique la función de la resistencia en el circuito. Una resistencia es un dispositivo atenuador del fluido de la corriente en un circuito cerrado. En el caso de los circuitos RC, la resistencia regulara el tiempo de carga del condensador, haciéndola más rápida o mas lenta dependiendo de su valor de resistencia, en el caso de la resistencia de la resistencia 2 la carga del condensador se logró en menor tiempo que en caso de la resistencia 1, esto debido a sus valores. si en un circuito RC la resistencia es mínima el condensador tendrá una carga casi instantánea, aunque también influye la capacidad del condensador. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 15 3. Empleando los datos de la tabla 2, dibuje dos gráficas para la corriente eléctrica 4. Encuentre el área entre la curva y el eje del tiempo representa la carga almacenada en el capacitor, tiempo en que se considera se ha cargado completamente. Puede realizarse mediante el dibujo de vario triángulos que aproximen el área. Note que la corriente está en mA, por lo que éstos deben convertirse a amperes utilizando 1 mA = 1 x 10-3 A. Tal vez deba tenerse en cuenta que ⁄ ¿Cuál es la carga eléctrica estimada para el capacitor con el resistor de 27 kΩ y con el de 10 kΩ? 5. Calcule la capacitancia del capacitor, ⁄ , empleando el valor para la carga eléctrica de la pregunta anterior y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder. 6. Compare el valor determinado en la pregunta anterior con el valor indicado por el fabricante y que usted anotó en la tabla 1. Los capacitores electrolíticos tienen grandes tolerancias, con frecuencia del orden del 50%, por lo que es posible que exista una considerable diferencia. Encuentre el error relativo entre los dos valores. Describa la curva de corriente eléctrica contra tiempo. Qué conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia. Pregunta Describa cómo a un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor), capaz de cargarse y descargarse a una rapidez específica y constante, podría dársele algún uso. Este sistema tiene enormes aplicaciones; consultar. Estas son algunas de las aplicaciones donde podrían utilizarse los circuitos RC: Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 16 Estos circuitos tienen muchas aplicaciones, ya que utilizan su capacidad de almacenar carga y energía. Por tal razón, entender lo que sucede cuando se cargan o se descargan es de gran importancia práctica. Los capacitores tienen muchas aplicaciones en la que encontramos por ejemplo en los automóviles. Algunos vienen equipados con un elemento mediante el cual los limpiadores del parabrisas se utilizan de manera intermitente durante una llovizna ligera. En este modo de operación los limpiadores permanecen apagados durante un rato y luego se encienden brevemente. Otra aplicación es para hacer retardos. Estos circuitos protegen de picos altos de voltaje a los circuitos digitales electrónicos que trabajan con tensiones pequeñas. Y para eliminar ruidos en las fuentes, eliminando el ruido que pudiera existir en el sistema, ya que el condensador no permite cambios bruscos de tensión. Con el presente trabajo, queremos indagar un poco más sobre el comportamiento que tienen los circuitos RC, que sucede en el momento de cargar y descargar un capacitor. De igual forma, sobre todos los parámetros que interviene en este tipo de circuitos, como son la constante de tiempo, la carga del capacitor, el voltaje y la corriente. Para eliminar rebotes de pulsadores: La duración del pulso depende del y debe ser pequeño, menor a 1ms. Para hacer retardos: Estos circuitos protegen de picos altos de voltaje a los circuitos digitales electrónicos que trabajan con tensiones pequeñas. Para eliminar Ruido en las fuentes: Eliminar el ruido que pudiera existir en el sistema, ya que el condensador no permite cambios bruscos de tensión. NATURALEZA DEL MAGNETISMO Los materiales a utilizar para esta actividad son los siguientes: Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 17 Materiales  Imanes.  Papel Bond.  Clips.  Brújula Magnética.  Clavo de Hierro.  Limaduras de Hierro. Procedimiento: 1. Experimento A. Tipos de Polos. Sostenga una brújula y deje que la aguja quede en reposo. Para verificar que apunta hacia el norte, coloque la brújula sobre la mesa; luego tome uno de los imanes de barra y acerque el polo norte a la brújula. El imán debe provocar la desviación de la aguja de modo que el polo sur de la misma apunte hacia el polo norte del imán. Verifique que ambos tengan la orientación polar correcta. Si el polo norte de un imán de barra atrae al polo norte de una brújula, tal vez el imán esté magnetizado de manera incorrecta. Si ambos imanes tienen la orientación correcta, proceda entonces con el experimento. Comprobamos que el polo norte de la brújula apunta hacía el polo norte que está proporcionando el imán. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 18 2. Experimento B. Líneas de Campo Magnético 1. Coloque el imán de barra sobre la mesa y cúbralo con una hoja de papel. Distribuya suave y uniformemente limaduras de hierro sobre el papel. Golpee ligeramente el papel con su dedo varias veces hasta que las limaduras formen un patrón de campo. Las limaduras por sí solas se han alineado con el campo magnético. Vemos como se coloca el imán por debajo del papel. 2. Dibuje el patrón de campo de las limaduras de hierro en torno al imán. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 19 Luego de colocar la limadura de hierro, no se logran diferenciar bien las líneas de fuerza, pero luego de golpear suavemente el papel, las líneas se hicieron más visibles. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 20 En esta foto se señala como se forman las líneas de fuerza. 3. Experimento C. Líneas de Campo Magnético entre Polos. 1. Coloque ambos imanes sobre la mesa con el polo norte de uno de ellos aproximadamente a 4 cm del polo norte del otro. Ponga el pedazo de papel sobre los imanes. Distribuya suavemente sobre él algunas limaduras de hierro. Golpee ligeramente el papel varias veces hasta que las limaduras de hierro formen líneas definidas. Dibuje el patrón de campo de las líneas de campo magnético, mostrando la orientación polar de los dos imanes. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 21 Luego de colocar el papel y adicionar la limadura vemos que se forma las líneas de fuerza y un polo en el centro. Agitando el papel se agudiza la visualización, las líneas son más definidas Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 22 2. Repita el paso 1 colocando el polo S de un imán frente al polo N del otro. Se coloca la limadura. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 23 Vemos como se forman las líneas de fuerza en los polos de cada imán, sin que los campos se mezclen. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 24 4. Experimento D. Dirección de las Líneas de Campo Magnético Trace el contorno de un imán de barra sobre un papel y marque los polos norte y sur. Coloque el imán sobre el trazo. En tanto observa su dibujo, mueva lentamente la brújula de un polo al otro a lo largo de uno de los arcos de las líneas del campo magnético. Dibuje flechas que apunten en la dirección del polo norte de la brújula. Mueva la brújula a diferentes posiciones alrededor del imán y dibuje la dirección de la línea de campo magnético en cada posición. Se hace girar la brújula por el imán y esta mueve su indicador siempre al norte, independiente de sonde este realmente l norte terrestre ella obedece al norte que indica el imán. 5. Experimento E. Propiedades de la Piedra Imán 1. Acerque un imán a los clips. Registre sus observaciones. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 25 Vemos como la brújula indica en el sentido contrario del sur del imán, aun con los clips el imán continua con sus propiedades, debido a que los clips son metálicos y adquieren las propiedades mientras están imantados, aunque la calidad del imán no s l misma al perder propiedades en los clips, lo vemos como la brújula no tiene una reacción completa de 180 °, es decir no gira completamente indicando el norte con respecto al sur del imán. 6. Experimento F. Magnetismo Inducido 1. Pruebe el magnetismo de un clavo de hierro poniéndolo en contacto con los clips. Coloque el clavo en un extremo de un imán de barra. Después acérquelo a los clips mientras se encuentra unido al imán. Anote sus observaciones. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 26 Acá vemos como influye e electromagnetismo inducido 2. Aproxime el extremo libre del clavo a su brújula. Advierta que el extremo libre se ha convertido en un polo. Verifique la polaridad del clavo y la del extremo del imán al cual se unió. Registre sus observaciones. El clavo queda imantado conservando propiedades de inducción. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 27 Análisis 1. En qué puntos en el campo magnético de un imán se concentran más las líneas de campo magnético. Como vimos en la experiencia las líneas de fuerza o líneas de campo magnéticos se concentran en los polos del imán y en el recorrido de un polo a otro, pero es más fuerte cerca de los polos 2. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos iguales. Al enfrentar polos semejantes, aunque conservan la disposición radial desde cada uno, divergen alrededor de la recta de unión porque la repulsión entre polos semejantes impide que se unan las líneas del campo. 3. Describa las líneas de campo magnético entre dos polos diferentes. Cuando enfrentamos polos opuestos las líneas del campo entran en uno y salen del otro, con lo que adquieren un trazo continuo adoptando una disposición radial desde cada polo, y uniéndose ambos polos por trazos continuos de limaduras alrededor de la recta que los une. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 28 4. Describa la orientación de la aguja de una brújula con respecto a los polos en el campo magnético de un imán de barra. Si colgamos un imán de barra que posea sus polos en los extremos de modo que pueda rotar libremente, después de un tiempo se orientará de norte a sur. Si marcas uno de sus polos, por ejemplo pintando el que apunta hacia el norte, y lo haces rotar, constatarás que después de un tiempo el mismo polo señala de nuevo el norte. Se trata del principio de la brújula. Polo norte del imán será el que apunta hacia el sur geográfico y polo sur del imán al que apunta hacia el norte. 5. Resuma las propiedades de un imán. Generalmente asociamos el imán a una piedra que atrae a los metales y pequeñas piedras que encontramos en la arena. Llamaremos a este fenómeno magnetismo. El fenómeno magnético, al igual que el eléctrico, está estrechamente ligado a los átomos y es también una propiedad general de la materia. Al igual que los fenómenos eléctricos, los fenómenos magnéticos fueron conocidos en la Grecia antigua y otros pueblos que conocieron las piedras magnetita que nosotros llamamos imán. La figura ilustra el aspecto de la magnetita y sus polos magnéticos, nombre que se les da a las zonas de la piedra que atraen con mayor fuerza a otros materiales magnéticos, como los clavos metálicos. Estos polos pueden ser varios, pero como mínimo se observan dos –el norte y el sur. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 29 6. Cuando un clavo de hierro se une a un imán, ¿cómo es el tipo de polo en el extremo libre en comparación con el tipo de polo del extremo del imán en el cual se efectuó la unión? El hierro es un material ferromagnético y, según algunas teorías, está constituido por un conjunto de dominios magnéticos (pequeños cristales de hierro) que se encuentran ordenados al azar. Si conseguimos que esos dominios se orienten todos en la misma dirección, el objeto de hierro se habrá magnetizado. Es lo que ocurre cuando juntamos un clavo con un imán. Al separarlos el clavo ha quedado magnetizado y se comporta también como un imán. 7. ¿Qué conclusiones y observaciones tiene usted sobre este laboratorio? La conclusión luego de desarrollado este laboratorio, es que comprender los diferentes fenómenos magnéticos que se presentan sin contar con las Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 30 herramientas necesarias para su desarrollo, complica en gran parte la comprensión de la aplicabilidad de estos, ya que la forma de comprender de forma aun precisa los fenómenos, es la experimentación con el acompañamiento de personal especializado en el tema como es el tutor de la asignatura, para resolver cualquier duda que pueda presentarse a lo largo del periodo experimental. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 31 CONCLUSIONES El trabajo colaborativo en un grupo de trabajo, nos permite desarrollar y reconocer destrezas y habilidades con temas específicos que este plantee. La interacción con los compañeros del grupo colaborativo, hace que mancomunadamente los integrantes realicen los diferentes aportes y apreciaciones que tengan sobre los ejercicios ya desarrollados, para buscar mejores prácticas y caminos mucho más sencillos para el desarrollo de los mismos Las ayudas que ofrece el tutor virtual y presencial para el desarrollo de la actividad, permiten conocer que temas son los que se están fallando para que en conjunto sean solucionados. Trabajo Colaborativo 3 ELECTROMAGNETISMO 32 BIBLIOGRAFÍA  CARLOS ALBERTO JAIMES CASTRO, Fuan Evangelista Gómez Rendón, Gustavo Antonio Mejía. Módulo de Electromagnetismo. 201424 – Electromagnetismo. Medellín: Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD, 2010. 88 p.  FUAN EVANGELISTA GOMÉZ RENDON. Ingeniería electrónica “Prácticas sencillas de laboratorio. I”. Electromagnetismo 201424. Medellín: Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD, 2010. 8 pag  Revista espacial.org. 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