Laboratorio de Electromagnetismo ___________________________________________________________________

Práctica 7 “Electromagnetismo”.ResumenEn este informe se presenta la comprobación y determinación experimental de la relación existente entre las fuerzas eléctricas y las fuerzas magnéticas, mediante el uso de bobinas de núcleo de hierro, anillos metálicos cerrado y abierto y discos giratorios con el fin de identificar la relación entre fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas, así como las condiciones físicas necesarias para que estas interactúen.

Palabras clave: fuerzas electromagnéticas, inducción, corriente, efecto.

1. Introducción

ELECTROMAGNETISMO

En 1820 el físico danés Hans Christian Oerted descubrió que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existía una estrecha relación. Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se encuentran en movimiento en esos momentos, originan la aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que puede desviar la aguja de una brújula.

Si cogemos un trozo de alambre de cobre desnudo, recubierto con barniz aislante y lo enrollamos en forma de espiral, habremos creado un solenoide con núcleo de aire.

Si a ese solenoide le aplicamos una tensión o voltaje, desde el mismo momento que la corriente comienza a fluir por las espiras del alambre de cobre, creará un campo magnético más intenso que el que se origina en el conductor normal de un circuito eléctrico cualquiera cuando se encuentra extendido, sin formar espiras.

Después, si a esa misma bobina con núcleo de aire le introducimos un trozo de metal como el hierro, ese núcleo, ahora metálico, provocará que se intensifique el campo magnético y actuará como un imán eléctrico (o electroimán), con el que se podrán atraer diferentes objetos metálicos durante todo el tiempo que la corriente eléctrica se mantenga circulando por las espiras del enrollado de alambre de cobre.

Cuando el flujo de corriente eléctrica que circula a través del enrollado de cobre cesa, el magnetismo deberá desaparecer de inmediato, así como el efecto de atracción magnética que ejerce el núcleo de hierro sobre otros metales. Esto no siempre sucede así, porque depende en gran medida de las características del metal de hierro que se haya empleado como núcleo del electroimán, pues en algunos casos queda lo que se denomina "magnetismo remanente" por un tiempo más o menos prolongado después de haberse interrumpido totalmente el suministro de corriente eléctrica.

2. Objetivos

Identificar la relación entre fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas así como las condiciones fiscas necesarias para que estas Interactúen.

Laboratorio de Electromagnetismo ___________________________________________________________________

3. Desarrollo Experimental

3.1 Materiales

• Bobina con núcleo de hierro dulce.

• Fuente AC

• Anillos metálicos abiertos y cerrados

• Resorte de cobre

• Discos giratorios

Experimento 1

Figura 1: bobina que se carga con corriente alterna y que posee un núcleo de hierro dulce, con anillos metálicos cerrado y abierto alrededor del núcleo.

Experimento 2

Figura 2: mismo planteamiento que en el experimento anterior pero ahora con una pequeña bobina con un foco conectado a sus dos puntas.

Experimento 3

Figura 4: Mismo planteamiento con 1 y 2 discos metálicos giratorios de tal modo que una cara quede encima de la otra sobre el núcleo de hierro dulce.

4. Resultados

Núcleo de hierro

Núcleo de aire

Laboratorio de Electromagnetismo ___________________________________________________________________

Núcleo de aire vertical

Núcleo de hierro vertical

Núcleo de aire horizontal

1 núcleo de hierro horizontal

2 núcleos de hierro horizontal

Voltaje Núcleo

40.8 v Hierro

2.97 v Aire

Horizontal

0.8v Aire

0.89v 1 núcleo hierro

9.18v 2 núcleos hierro

Experimento 1

Laboratorio de Electromagnetismo ___________________________________________________________________

¿Qué fuerza está presente en el sistema de anillo cerrado cuando la bobina está apagada?

Ninguna fuerza además de las ya presentes en condiciones normales (gravedad, etc)

En el mismo sistema ¿Qué ocurre primero, un campo magnético o un flujo de corriente eléctrica?

Ocurre primero el flujo de corriente, ya que las variaciones de corriente producen los campos magnéticos.

¿Qué efecto se produce en el sistema con anillo abierto y a qué se debe?

El anillo mostró ligera repulsión hacía el núcleo ferromagnético, además elevó su temperatura. La repulsión se debe a que los campos magnéticos asociados a cada dispositivo presentan la misma dirección y dado que las líneas de campo nunca pueden tocarse o cortarse se repelen entre ellas provocando ese efecto físico.

Experimento 2

¿Por qué cambia la Intensidad luminosa del foco al acercarlo al enrollado de cobre en la bobina?

Esto se debe a que las líneas de campo que “atraviesan” a la bobina están menos concentradas debido a la distancia que existe entre estos dispositivos, provocando así que

la diferencia de potencial inducida por el campo magnético sea menor.

Experimento 3

1 disco giratorio

2 Discos giratorios

¿Qué sucede en ambos casos al encender la bobina y a que atribuye este efecto?

Los discos comienzan a girar, esto debido a la inducción electromagnética producida al encender la bobina.

Ejemplo práctico de circuitos cerrado y abierto

Laboratorio de Electromagnetismo ___________________________________________________________________

En un circuito como el de un foco este enciende al estar cerrado el circuito y se apaga cuando este se abre.

5. Conclusión

Se comprobó experimentalmente el funcionamiento de un transformador aclarando los conceptos de inductor y su contribución en el campo magnético, asimismo pudimos comprobar la inducción en dos sistemas electromagnéticos y su dependencia en los voltajes

6. Referencias

Cheng, David K. Field and Wave Electromagnetics, Addison-Wesley, Second Edition, 1992.

http://es.slideshare.net/JorgeCK/ley-de-induccin-de-faraday

http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/iv.-electromagnetismo