UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD CEAD MEDELLIN

TRABAJO COLABORATIVO 2

Diego León Díaz Molina

  

Introducción

Se desarrolló el trabajo colaborativo propuesto en el CEAD Medellín, con ayuda de la profesora María Victoria, donde aprendimos mediante la socialización de conceptos y experimentos prácticos sobre las propiedades de los campos electromagnéticos, y su influencia en los equipos electrónicos o elementos básicos como acero y metal.Con la ayuda de estos procedimientos se tiene una claridad conceptual más amplia sobre los campos electromagnéticos y su forma, ya que son campos intangibles y que no se pueden observar, con esta práctica fortalecemos una muy buena idea de cómo son y cómo se comportan en la vida real estos campos magnéticos y la influencia de otros elementos.

PROCEDIMIENTO Experimento A. Campo magnético alrededor de un alambre recto y largo.

1. Coloque el cartón en el borde de una mesa de laboratorio. Atraviéselo con el cable de manera que pase perpendicularmente por un agujero en el centro del cartón, como muestra la figura. Ponga el soporte de tal forma que el alambre pueda enrollarse en las pinzas y baje por el soporte hasta el amperímetro, después conéctelo a la terminal positiva de la fuente de poder. La parte del alambre que se encuentra debajo del cartón debe continuar verticalmente por lo menos 10cm (0.1m) antes de prolongarse por la mesa hasta la terminal negativa de la fuente de poder. Verifique la polaridad apropiada de la fuente de poder y del amperímetro cuando conecte los alambres.

2. Active la fuente de poder y genere una corriente de 200mA (0.2A). Coloque la brújula al lado del alambre. Debe tenerse mucho cuidado con esta experiencia puesto que el alambre puede recalentarse si se deja la corriente circulando por mucho rato. Desplace la brújula lentamente alrededor del alambre para trazar el campo magnético. Registre sus observaciones y haga un dibujo del campo magnético generado alrededor del alambre.

Con este experimento se observa que el campo magnético de la brújula es afectado por el campo magnético que genera la corriente que pasa por el cable, hacia la izquierda, esto es debido a la corriente que se hace pasar por el cable, no se le puede pasar mucha debido a que no teníamos las resistencias adecuadas y al realizar el procedimiento están resultaron quemadas por la corriente que le hacíamos pasar.

3. Invierta las conexiones de la fuente de poder de modo que la corriente circule en dirección opuesta. Accione la fuente de poder y dibuje ahora la dirección del campo magnético alrededor del alambre, empleando la brújula. Registra tus observaciones y has un dibujo del campo magnético alrededor del alambre

Al realizar el procedimiento invirtiendo la polaridad de los cables y se observa que el campo magnético de la brújula es modificado o alterado pero al otro lado es decir hacia el lado derecho.

Aprendimos que la brújula es una herramienta o un objeto que se basa en los campos magnéticos, y que el más fuerte de ellos es el producido por el planeta tierra, pero que puede ser afectado por otros elementos, como imanes, o campos eléctricos que al tener un movimiento generan campos magnéticos y estos dependiendo de su intensidad pueden afectar la brújula.

Se nos explicó que cualquier carga tiene puede tener un campo eléctrico y cuando este sufre un cambio o un movimiento, surge el campo magnético, en el caso de nosotros la aplicación de corriente atravesó del cable genero un campo eléctrico y magnético y se vio reflejado en la afectación de la brújula, si este campo hubiera sido mayor, pues se hubiera visto más afectada la brújula.

Experimento B. Intensidad del campo magnético.

1. Coloque sobre el cartón atravesado por el alambre un pedazo de papel que tenga una abertura y un agujero. Distribuya aleatoriamente algunas limaduras de hierro sobre el papel y alrededor del alambre y active la fuente de poder para que genere una corriente eléctrica de 150 mA (miliamperios). 2. Golpear suavemente el papel varias veces e interrumpa la corriente. Describa en lenguaje sencillo lo que está observando.3. Golpear ahora el papel con la intención formativa de desarreglar las limaduras. Active la fuente y genere 100 mA. Golpear el papel y anote observaciones.

Con respecto a este procedimiento, confirmamos la teoría de los campos magnéticos generados por la corriente eléctrica y son de forma concéntrica, es decir que se forman alrededor del cable, y dependiendo de la polaridad de la fuente es para un lado o para el otro. Con las limaduras alcanzamos a observar que cuando se infunde corriente al cable estas limaduras, se ven afectadas y cuando golpeamos suavemente en el papel se van colocando en la dirección en la que se encuentra el campo magnético formado por la corriente que pasa por el cable.Es muy interesante observar cómo funcionan estos fenómenos, ya que este tipo de procesos son intangibles y no se pueden observar o apreciar muy fácilmente, solo con este tipo de experimentos vamos formando en nuestra mente el funcionamiento de los campos magnéticos y como afectan el medio ambiente, los dispositivos electrónicos y hasta el cuerpo humano.

Experimento C. El Campo magnético generado por una bobina.

1. Consiga alambre con laca o encauchetado (para evitar cortos eléctricos entre espiras) y enróllelo cuidadosamente alrededor de un núcleo (un pedazo de varilla de hierro o de acero) y pele intencionalmente las puntas del dispositivo (acabas de realizar una bobina conocida como un solenoide) 2. Conecte las dos puntas peladas de la bobina a la fuente de poder. Genere una corriente de 100mA (se puede colocar una resistencia de protección entre la fuente y la bobina para evitar calentamientos o cortos eléctricos). 3. Acerque la bobina a un conjunto de clips colocados aleatoriamente y analice cuántos son capturados por el dispositivo. Apaga la fuente y anota tus observaciones. Actívale nuevamente y describe lo que percibes; estás experimentando con un electroimán (consulta sobre este término). Realizando el procedimiento descrito aprendimos que esto hace las veces de un imán. Con las espirar y el núcleo de acero que en esta ocasión fue un clavo, se generó un campo magnético de una bobina y se le sumo las propiedades del metal que hacen que esto cree un imán, esta propiedad de imán solo funciona cuando se tiene una corriente pasando por el material, después de quitar dicha corriente las propiedades se pierden.El imán es un mineral natural con propiedades magnéticas únicas y un electroimán es un artefacto realizado por el hombre que simula sus propiedades.

4. Quita intencionalmente el núcleo (la barrita donde enrollaste el alambre) y repite la experiencia anterior. Trata de sacar interesantes conclusiones.

Al retirar el núcleo observamos que las propiedades del electroimán se pierden y queda una bobina con núcleo de aire, y este efecto del campo magnético se pierde.

5. Trata de determine la polaridad del electroimán generando una corriente en la fuente de poder y pasando una brújula varias veces por la bobina.La polaridad del imán se puede deducir de acuerdo a la polaridad con que se le inyecta corriente desde la fuente de energía, y comprobándola esparciendo limaduras de hierro alrededor del electroimán, de esta manera vemos su efecto que van de un extremo hacia el otro.

ANÁLISIS

1. ¿Qué relación encuentras entre la corriente que transporta un conductor y el campo magnético que se genera a su alrededor?

La masa o el conductor tienen un campo eléctrico, y cuando se le inyecta corriente genera un campo electromagnético, estos dos conceptos van muy ligados y el campo electromagnético es siempre perpendicular al campo eléctrico.

2. Consultar y profundizar en la regla de la mano derecha y aplicarla y realizar el diagrama de los parámetros involucrados en el estudio de la corriente eléctrica que pasa por un alambre recto para generar un campo magnético.

Es un método para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos.En electromagnetismo, la regla de la mano derecha establece que si se extiende la mano derecha sobre el conductor en forma de que los dedos estirados sigan la dirección de la corriente, el pulgar en ángulo recto con los demás dedos indicará el sentido de desplazamiento del polo norte de una aguja imantada.El campo creado por la corriente eléctrica a través de un conductor recto como todo campo magnético, está integrado por líneas que se disponen en forma de circunferencias concéntricas dispuestas en planos perpendiculares al conductor.

http://pmtrmagnetismo.blogspot.com/2012/04/v-behaviorurldefaultvmlo.html

3. Qué efecto magnético tiene el cambiar la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor eléctrico?

Si la corriente que pasa por el conductor aumenta, el campo magnético de este conductor va a aumentar proporcionalmente, si la corriente es baja entonces el campo magnético también lo será.Un ejemplo de lo dicho es los cables de la energía que hay en nuestros barrios, observamos que estos cables tienen unos separadores que sirven para crear una distancia entre los mismos cables y que los campos electromagnéticos no afecten la señal, o el camino de las otras corrientes.

4. ¿Qué factores determinan la capacidad de un electroimán? ¿Qué tan determinante es la naturaleza de su núcleo? Depende el número de espiras que tenga en su núcleo y del tipo de núcleo que se le ponga, debido a que si es un material ferromagnético, puede tener mayor concentración electromagnética que un campo de acero, o en su diferencia un núcleo de aire que no tendría estas mismas propiedades.

5. Los imanes de barra son muy conocidos y fáciles de adquirir comercialmente. Encuentre relaciones y diferencias entre un “electroimán” y un “imán de barra”.

La relación es que ambos imanes tienen una polarización igual, es decir, la dirección del campo magnético que salen del polo norte y entran por el polo sur, con ambos elementos se observa la misma propiedad. A diferencia que con el solenoide, debe haber una corriente eléctrica para que este funcione como electroimán, con el imán en barra se tiene el mismo resultado sin necesidad de la corriente eléctrica.

6. Analizar la forma y la intensidad de los campos magnéticos generados por dos solenoides uno con núcleo de aire y otro con núcleo de material ferro magnético, cuando sus terminales se conectan a una fuente de poder.

Se observa que con el núcleo de aire la solenoide tiene un campo electromagnético tan fuerte y potente con el núcleo de material ferromagnético, este material multiplica y aumenta las propiedades de la solenoide y se puede confirmar esto con la utilización de las limaduras de hierro donde muestran muy bien el campo magnético formado cuando se le pasa corriente al solenoide con núcleo de hierro, y cuando se le pasa con núcleo de aire no es tan fuerte este efecto.

7. Cuando un conductor eléctrico se sumerge en un campo magnético se genera sobre él una fuerza magnética; consultar efectos y propiedades. Simultáneamente se presenta un torque (torca) sobre el alambre, consultar efectos, propiedades y aplicaciones cotidianas de este fenómeno.

Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Dipolos

No hay mono polos magnéticos. Cualquier imán permanente siempre es dipolo, significando que hay un polo norte y uno sur. Esta propiedad está en marcado contraste con las cargas eléctricas, que siempre son mono polos (ya sean positivos o negativos). Las líneas magnéticas de fuerza corren en círculos cerrados del polo norte al sur. Las líneas magnéticas tienen la misma fuerza, aunque la densidad disminuye mientras se mueven hacia afuera del imán. Las líneas magnéticas nunca se cruzan entre sí.

Cero a InfinitoLas líneas del campo magnético no tienen fin. Son circulares de norte a sur o se extienden hacia el infinito. Cuando es posible, forman un lazo cerrado. Dentro del imán, vuelven del sur al norte. Consecuentemente, para cualquier superficie

cerrada alrededor de un imán, si tomas el número de líneas de campo que entran y restas el número que salen, siempre te dará cero. Este principio se llama la Ley de Gauss para el magnetismo.

Flujo y fuerzaEl flujo magnético es proporcional al número de líneas de campo magnético que atraviesan un área. El cambio en el flujo magnético induce una corriente en un cable, que es cómo la planta de poder genera la electricidad que estás usando ahora mismo. La fuerza de un campo magnético corresponde a la densidad de las líneas magnéticas, que es otra manera de decir que la fuerza y el flujo están relacionados. En áreas donde las líneas de campo magnético convergen, el campo es fuerte; en áreas donde divergen, el campo es débil.

PROPIEDADES DE LA FUERZA MAGNETICA (F) SOBRE CARGA ELECTRICA (q)

F=0 si la carga está en reposo F=0 si la carga se mueve paralelamente a b F existe si la velocidad v no es paralela a B F asume su valor máximo cuando v es perpendicular a B F es proporcional al módulo de v F es proporcional al módulo del campo B F es proporcional a la carga q F es perpendicular tanto a v como a B F asume una dirección opuesta si q cambia de signo