Magnetismo

EXPERIENCIA No Elija un elemento.[pic 1]

NOMBRE DE LA EXPERIENCIA

MAGNETISMO

Contreras, Juan. Código estudiantil. Ingeniería Civil.

Gil, Yan Carlos. Código estudiantil. Ingeniería Civil.

Ballestas Luis. Código estudiantil. Ingeniería de sistemas.

Silvera, Alcibíades. Código estudiantil. Ingeniería Eléctrica.

 Aislant, Carlos. Código estudiantil. Ingeniería Eléctrica

Física de campo – Remoto – 32030, Universidad de la Costa.

Medina Guzmán Andrés

27/10/2021

RESUMEN

En el presente trabajo se colocó en práctica el concepto de magnetismo para comprender las propiedades físicas del campo magnético de un imán permanente, a partir de un simulador de experimentos. Para el desarrollo de la experiencia primeramente se configuro el simulador reemplazando un imán de barra por el planeta tierra, luego con una brújula se colocó cerca del polo norte geográfico, después a la altura del ecuador y finalmente en el polo sur geográfico y de esto se argumentó sobre lo visto; para la segunda parte utilizando un imán de barra, se alineó uno de los polos con el medidor de campo magnético, para posteriormente variar la distancia en line recta entre medidor y el imán, tomando los datos de esto y graficándolos; seguidamente se analizaron ciertas situaciones y se graficaron como serían los patrones de campo magnético para imanes en U y en barra.

Palabras claves: Magnetismo, imán, campo magnético, serie.

ABSTRACT

In the present work, the concept of magnetism was put into practice to understand the physical properties of the magnetic field of a permanent magnet, from an experiment simulator. For the development of the experience, the simulator was first configured by replacing a bar magnet with the planet earth, then with a compass it was placed near the geographic north pole, then at the equator and finally at the geographic south pole and from this argued about what was seen; For the second part, using a bar magnet, one of the poles was aligned with the magnetic field meter, to later vary the distance in a straight line between the meter and the magnet, taking the data from this and graphing them; then certain situations were analyzed and the magnetic field patterns for U and bar magnets were plotted.

Keywords: Magnetism, magnet, magnetic field, serie

1. INTRODUCCIÓN

Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales.

Un imán tiene la capacidad de producir un campo magnético exterior y atraer metales. Los imanes manifiestan sus propiedades de forma permanente, pueden ser naturales como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos de aleaciones de diferentes metales. Un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva el magnetismo después de haber sido imantado.

En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la tierra, que es un gigantesco imán natural.[pic 2]

La región del espacio donde se pone en manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza que son líneas imaginarias que van del polo norte a polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de este; se representa con la letra B.

1. MARCO TEÓRICO

El magnetismo es una rama de la física encargada del estudio de los imanes y las propiedades magnéticas de la materia, indistintamente de sus relaciones con la corriente eléctrica, el cual era conocido ya por los antiguos griegos desde hace más de 2000 años. Se observaba que ciertos minerales (imanes) podían atraer o repeler pequeños objetos de hierro. De hecho, el nombre de magnetismo proviene de la provincia griega Magnesia, donde se encuentran los yacimientos más importantes de la magnetita (Fe3O4), mineral con acusadas propiedades magnéticas. (Martín Blas & Serrano Fernández)

El magnetismo está cercanamente relacionado con la electricidad. Los campos magnéticos afectan las cargas en movimiento y las cargas en movimiento producen campos magnéticos. Los campos magnéticos variables incluso pueden crear campos eléctricos. Estos fenómenos significan una unidad subyacente de electricidad y magnetismo, que James Clerk Maxwell describió por primera vez en siglo XIX. La fuente última de cualquier campo magnético es la corriente eléctrica. (A. Serway & Vuille, 2012)

Figura 1: Patrón de campo magnético de un imán de barra. (A. Serway & Vuille, 2012)

Campo magnético: El campo magnético ocurre siempre que una carga está en movimiento. Conforme se pone más carga en más movimiento, la magnitud del campo magnético crece. Los experimentos demuestran que una partícula cargada estacionaria no interactúa con un campo magnético estático. Sin embargo, cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético, sobre ella actúa una fuerza magnética. Esta fuerza tiene su valor máximo cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas del campo magnético y disminuye en valor a otros ángulos y se vuelve cero cuando la partícula se mueve a lo largo de las líneas de campo. Esto es diferente de la fuerza eléctrica, que ejerce una fuerza sobre una partícula cargada si se mueve o está en reposo. Mas aun, la fuerza eléctrica se dirige paralela al campo eléctrico, mientras que la fuerza magnética sobre una carga en movimiento se dirige perpendicular al campo magnético. (¿Qué son los campos magnéticos?) (A. Serway & Vuille, 2012)

Mediante la expresión:

𝐹 = 𝑞𝑣𝐵𝑠𝑒𝑛𝜃

Ecuación 1: Fuerza magnética

[pic 3]

Podemos definir la magnitud del campo eléctrico como:

[pic 4]

Ecuación 2: Campo magnético.

Si F está en newtons, q en coulombs y v en metros por segundo, la unidad SI del campo magnético es el tesla (T), pero debido a que es una unidad muy grande en la práctica, a menudo se usa la unidad CGS para campo magnético, el gauss (G).

1 𝑇 = 104 𝐺

Ecuación 3: Conversión de Tesla a Gauss.

1. METODOLOGÍA

Para la realización de esta experiencia de laboratorio se nos fue suministrado un software de simulación en el cual se puso en práctica el concepto de campos magnéticos y su detección, en el simulador podemos encontrar un imán de barra y una brújula los cuales podemos mover libremente por todo el espacio suministrado para así poder apreciar mejor como actúa la brújula y como se mueven los polos en esta, el campo magnético se mide mediante un gaussimetro que está integrado en el software de simulación, lo que primero se procedió a hacer fue ver todas las opciones que nos brinda este software y poder saber con qué datos contamos, luego interactuamos con los objetos presentados para sacar una toma de datos y ver distintas situaciones, para finalizar con ayuda del gaussimetro se observó los datos del campo magnético.

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