EXPERIENCIA 8 FÍSICA III PROFESOR:
PERCY PAZ
HORARIO:
MARTES DE 10-12
INTEGRANTES:
CÁRDENAS SANDOVAL HENRY AARÓN 12190143 QUISPE CALDERÓN LADDY CECILIA 12190136 MIRANDA TAMAYO HUGO EDWIN 12190251 VILLACORTA BECERRA BECERRA LUIS MIGUEL MIGUEL 12190122 12190122 BULLÓN ROMERO SERGIO ARTURO 12190061
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Electromagnetismo 1. Experimento: Campo magnético de un conductor 1 ¿Cómo se comporta la aguja imantada cuando se cierra el circuito eléctrico? La aguja se mueve hacia la dirección aproximada de las líneas de campo concéntricas al conductor
¿Qué sucede cuando la aguja de la brújula no se coloca debajo sino por encima del cable por el que circula la corriente? La aguja se desplaza claramente hacia la otra dirección.
2. Experimento: Campo magnético de un conductor 2 Juzgue la intensidad del campo magnético en el interior de un bucle conductor, comparada con la intensidad del campo en un conductor, si por ambos circula la corriente: a) En el caso del bucle conductor la deflexión de la aguja: es la es la más fuerte. b) El campo magnético del conductor sin bucle es: la más débil.
¿Qué efecto ejerce este cambio sobre el campo magnético? El campo magnético al interior del bucle conductor cambia de polaridad
3. Campo magnético de una bobina En muchos equipos eléctricos y electrónicos se utilizan componentes que constan de conductores eléctricos arrollados. Estos arrollamientos arrollamientos se conocen como bobinas. Como todo conductor por el circula la corriente, las bobinas con corriente también presentan un campo magnético:
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4. Verificación 4. Verificación del campo magnético magnético de una bobina Con una brújula se analizará una bobina mientras por ella circula una corriente al igual que cuando no se aplica ninguna corriente. En este caso, se determinarán ciertas propiedades magnéticas y la forma de las líneas de campo. ¿Qué se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de la brújula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina sin corriente? La aguja magnética mantiene la dirección de norte a sur
¿Qué se puede afirmar acerca de la orientación de la aguja de la brújula cuando se la coloca en diferentes posiciones alrededor de la bobina por la que circula corriente? La aguja cambia de orientación cada vez que se la coloca en una nueva posición sobre la bobina
Observe el comportamiento de la aguja de la brújula en diferentes posiciones con respecto a la bobina por la que circula corriente. Por favor, ordene las siguientes afirmaciones: afirmaciones: A) La aguja de la brújula se orienta en orienta en sentido paralelo a las líneas. B) Las líneas de campo describen un describen un arco del polo norte al polo sur de la bobina.
5. Efecto del Núcleo de Hierro Con una brújula se analizará una bobina con núcleo de hierro, por la que circula corriente. Se compararán las propiedades magnéticas de la bobina con y sin núcleo de hierro.
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¿Qué puede afirmar acerca del comportamiento de la brújula frente a una bobina con núcleo de hierro si se realiza una comparación con lo que sucede cuando el núcleo se encuentra ausente?
La aguja se desvía más fuertemente, pues el campo magnético se refuerza con el núcleo de hierro y las líneas de campos salen por los polos. Existen innumerables posibilidades de aplicación para el magnetismo y el electromagnetismo. Un ejemplo sencillo, en el caso de los electroimanes, lo constituye una grúa para chatarra de hierro. El imán se puede activar y desactivar, lo cual permite elevar el hierro para dejarlo caer después.
Efecto dinámico magnético Se verificará si una fuerza actúa sobre un imán que se introduce en una bobina. Introduzca y saque repetidamente el imán del devanado de la bobina con corriente. ¿Qué se siente?
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Dependiendo de la polaridad del imán permanente, éste es empujado al interior interior de la bobina o expelido del mismo. Se siente la presencia de fuerzas.
Histéresis En los materiales ferromagnéticos ferromagnéticos no existe una relación lineal entre la densidad de flujo magnético B y la intensidad del campo magnético H. En la animación, se muestra la curva de magnetización.
Si la intensidad de campo H actúa sobre un material ferromagnético, la primera vez, éste se comporta de una manera distinta que durante magnetizaciones posteriores. Pulse el botón 1 y podrá observar la nueva curva de magnetización:
La intensidad de campo y la densidad de flujo empiezan en cero. La densidad de flujo B crece en una nueva curva. Si la intensidad de campo H asciende, se produce una saturación de la densidad magnética B.
Pulse el botón 2 para observar lo que ocurre si la intensidad de campo disminuye:
Después de que la intensidad de campo H disminuye a cero, sigue presente un magnetismo residual (remanencia). El material ferromagnético es ahora un imán permanente.
Pulse el botón 3 para observar la manera en que la densidad de flujo B puede llegar a cero:
Para hacer hacer desaparecer la densidad de flujo B, se necesita la presencia del campo coercitivo H coercitivo de sentido inverso.
Pulse el botón 4 para observar el bucle completo de histéresis:
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La oscilación de la intensidad de campo H conduce a una siempre nueva des magnetización del material ferromagnético. ferromagnético. Ya no se llega a la nueva curva. En lugar de ello, el flujo B permanece en el bucle de histéresis.
6. Experimento de Remanencia Se someterá un núcleo de hierro a la influencia de un campo magnético y, a continuación, se verificará su campo magnético residual. Luego se repetirá el experimento con la polaridad invertida. A) ¿Conserva el núcleo de hierro propiedades magnéticas después de que el campo ha actuado sobre él? El núcleo de hierro desvía ostensiblemente la aguja imantada; por tanto, posee un campo magnético. B) ¿Cuál polo queda en el extremo marcado con el punto rojo? El polo sur, puesto que el extremo azul de la aguja de la brújula se ve atraído. C) ¿Cuál polo queda ahora en el extremo marcado con el punto rojo? El polo norte, puesto que el extremo plateado de la aguja de la brújula se ve atraído.
7. Experimento 1 de Inducción En una bobina sin núcleo se generará una tensión con el movimiento de un imán permanente. Dicha tensión se medirá con un voltímetro. Conecte la bobina a un voltímetro. Introduzca y retire varias veces veces el imán permanente permanente del devanado de la bobina. ¿Qué se puede observar en el voltímetro?
El voltímetro indica tanto tensión positiva, como negativa, según el sentido del movimiento
Cuanto más rápido sea el movimiento, mayor será la amplitud de la tensión
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8. Experimento 2 de Inducción Se variará el campo magnético sin realizar ningún movimiento, encendiendo y apagando la corriente en una "bobina de campo". Se observará la tensión inducida en una segunda bobina y se medirá esta tensión con un voltímetro.
Dos bobinas se encuentran arrolladas alrededor del núcleo de hierro. La bobina 1 está conectada al voltímetro. En la bobina 2 se conecta y desconecta una corriente. ¿Qué se puede observar en el voltímetro? El voltímetro indica tanto tensión negativa como positiva, dependiendo del estado de conexión
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SUGERENCIAS Y CONCLUSIONES CONCLUSIONES
Luego de haber desarrollado la presente experiencia, llegamos a las siguientes conclusiones:
Un cable conductor por donde circule corriente eléctrica produce un campo magnético.
Las líneas de campo magnético generadas por el conductor son concéntricas al cable conductor.
Una bobina por donde circula corriente eléctrica se comporta como un imán, en el cual podemos identificar un polo norte y sur y además líneas de campo magnético que salen del polo sur y entran al polo norte.
Hemos observado el comportamiento de los imanes temporales (tal es el caso del hierro) que se comportan como tales solo cuando reciben la influencia de otro campo magnético.
La ley de inducción nos dice que se puede generar corriente eléctrica a raíz de un campo magnético
Se observó en los experimentos que la corriente eléctrica puede generar a través de un campo magnético VARIABLE.
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Inducción electromagnética electromagnética OBJETIVOS 1. Estudiar algunos algunos fenómenos de inducción electromagnética. 2. Determinar la relación entre corriente inducida y la variación del flujo magnético.
CUESTIONARIO 1. ¿Qué relación observa Ud. entre la conducta de un solenoide por el que pasa corriente y un imán de barra? Cuando las cargas eléctricas se mueven crean a su alrededor un campo magnético. Esto es lo que comprobó Oersted en su famoso experimento. Al pasar la corriente eléctrica por un hilo las brújulas se orientaban perpendicularmente al hilo, de forma que las líneas del campo magnético son circunferencias concéntricas con el hilo. Si ahora el hilo por el que pasa la corriente se enrolla en forma de hélice para formar un solenoide el campo producido por las distintas espiras se suma para dar un campo que sigue el eje del solenoide. Tenemos así prácticamente un imán con sus polos Norte y Sur en los extremos de la hélice. Si dentro de ese solenoide metemos una barra de hierro (u otro material ferromagnético) los dominios magnéticos del hierro (en última instancia, los átomos de hierro) se orientan todos de acuerdo con ese campo magnético y se refuerzan los efectos y no hace falta que la corriente pase por el hierro para que se produzca el campo magnético, basta con que el campo magnético pase por el hierro para que sus dominios se orienten y se convierta en un imán, tal como se apreció en el experiencia del laboratorio de electromagnetismo.
La principal ventaja de un electroimán sobre un imán permanente es que el campo magnético puede ser rápidamente manipulado en un amplio rango controlando la cantidad de corriente eléctrica. Sin embargo, se necesita una fuente continua de energía eléctrica para mantener el campo. Cuando una corriente pasa por la bobina, pequeñas regiones magnéticas dentro del material, llamadas dominios magnéticos, se alinean con el campo aplicado, haciendo que la fuerza del campo magnético aumente. Si la corriente se incrementa, todos los dominios terminarán alineándose, UNMSM
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condición que se denomina saturación. Cuando el núcleo se satura, un mayor aumento de la corriente sólo provocará un incremento relativamente pequeño del campo magnético. En algunos materiales, algunos dominios pueden realinearse por sí mismos. En este caso, parte del campo magnético original persistirá incluso después de que se retire la corriente, haciendo que el núcleo se comporte como un imán permanente. Este fenómeno, llamado remanencia, se debe a la histéresis del material.
En conclusión: Al poner la barra en el extremo norte en el comienzo del solenoide que está en norte se produce una fuerza de repulsión y al introducir más la barra se produce trabajo por lo tanto la intensidad de d e corriente eléctrica es medida por el galvanómetro en la misma dirección y cuando se saca la barra cambia su polaridad a sur y también se produce un trabajo y el sentido de la aguja del galvanómetro cambia de sentido y también se produce intensidad de corriente eléctrica. Si se interrumpe el movimiento del imán, la corriente desaparece de inmediato.
2. Mencione por lo menos dos reglas prácticas para determinar la polaridad de un selenoide que lleva corriente. Por fuera del solenoide las líneas magnéticas van del polo norte al polo sur, y viceversa por dentro del esto puede detectarse por medio de una brújula. Para saber la polaridad de un solenoide con corriente se aplica la siguiente regla, llamada de manera que los dedos curvados apunten en sentido de la circulación de la corriente (Sentido convencional de + a --); El pulgar extendido apuntara en el sentido del campo interno del polo sur al polo norte.
Si en vez de considerar el sentido convencional se considera el real (de - a +), la regla anterior se aplicara con la mano izquierda. • • • • • •
Por aplicación de la regla de Ampere. Por la regla de la palma de la mano derecha.
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Se introduce la barra en el extremo Norte y si el solenoide esta en Norte el sentido de la corriente es anti horario, cuando se saca la barra su extremo cambia de Norte a Sur se produce corriente en sentido horario. La corriente eléctrica aumenta cuando los polos son iguales, y esta disminuye cuando los polos son diferentes.
3. ¿Qué efecto produce la inserción de una varilla metálica en el interior de la barra que lleva corriente? ¿Cómo sería la configuración configuración de las líneas de fuerza magnética? Al conectar el solenoide a una batería, la corriente que circula por sus espiras establece un campo magnético en puntos tanto del interior como la parte exterior de la bobina, el campo magnético de un solenoide muestra una configuración muy parecida a la la de un imán en forma de barra es decir posee las mismas propiedades magnéticas de un imán. Al acercar el extremo del solenoide al polo sur de imán y aplicando la regla de la mano derecha a una espira del otro extremo del solenoide, determinará el sentido del campo magnético en su interior, si el extremo es Norte las líneas de inducción son salientes y por consiguiente el extremo donde se acercó el imán es el polo Sur entonces el imán será repelido al acercar su polo sur a dicho extremo del solenoide.
4. Usando la ley de Lenz indique el sentido de la corriente y la polaridad en el solenoide de la figura 3, cuando el imán se aleja. Explique. Cuando se nueve un imán hacia la espira en reposo, se induce una corriente en la dirección mostrada. Esta corriente inducida genera su propio campo magnético, que se dirige a la izquierda dentro de la la espiar para contrarrestar el incremento del flujo externo. Cuando se aleja aleja el imán de la la espira conductora en reposo, reposo, se induce una corriente en la dirección mostrada.
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Esta corriente inducida genera su propio campo, que se dirige a la derecha dentro de la espira, para contrarrestar la disminución del flujo externo
En otras palabras: Si alejamos el imán de la espira se produce una disminución continua del flujo magnético en transcurso del del tiempo, y en concordancia con con la Ley de Lenz el sentido sentido de la corriente corriente inducida debe debe ser en forma anti horario, esta esta corriente debe producir un campo que tienda a oponerse a la disminución del flujo magnético. Además las corrientes incluidas y los campos originan una fuerza de atracción entre la espira y el imán, oponiéndose de esta manera a la causa que origina el movimiento de alejamiento. Si en un extremo el flujo magnético es saliente ese extremo del solenoide es Norte y si el flujo magnético es entrante ese extremo del solenoide es sur.
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5. De la figura 4, con la llave cerrada, y con la idea de que el flujo magnético en el secundario aumenta o disminuye a medida que acercamos o alejamos el primario. Anuncie una regla para determinar la polaridad en el inducido. Se puede observar la aparición de una fuerza electromotriz inducida en un circuito. En el momento en que se cierra la llave se establece una corriente en la bobina del primario y el galvanómetro indica la existencia de una corriente inducida en la bobina secundaria. En tanto la llave permanezca cerrada, y exista una corriente constante en el primario no se observará corriente inducida en el secundario. La corriente que circula por la espira primaria puede ser variada por medio de una resistencia ajustable y cuando esto sucede el campo de inducción magnética producida por una corriente también varía, por lo tanto también es variable el flujo magnético que atraviesa la espira secundaria induciéndose de este modo una fuerza electromotriz.
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CONCLUSIONES
En el interior de un solenoide las líneas de fuerza son paralelas y la intensidad del campo magnético crece proporcionalmente al número de espiras por centímetro de longitud axial y al número de amperios de la corriente.
La polaridad que toman los electroimanes al ser conectados viene determinada por la regla de ampere, la intensidad magnética puede no modificarse con variar la intensidad de corriente de oxidación.
La inducción electromagnética nos indica que al mover un imán junto a un circuito se engendra en este una corriente.
La intensidad de la corriente inducida es tanto mayor cuanto más rápido es el movimiento.
En todo circuito cerrado, colocado en un campo magnético de modo que este atravesado por un flujo variable se engendra una corriente inducida cuyo sentido es tal que engendra líneas de fuerza que tienden a oponerse a las variaciones de flujo.
Al aumentar el flujo el número de líneas de fuerza que atraviesa la espira aumenta.
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