CAMPOS MAGNETICOS

SANTIAGO LOPEZ DURANGO

CAROLINA PULIDO RAMIREZ

ALEJANDRA RIVERA SALDARRIAGA

SERGIO ALEXANDER RIVERA TORRES

MICHAEL STIVE ROJAS ALVAREZ

UNIDAD CENTRAL DEL VALLE DEL CAUCA

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

IV SEMESTRE

TULUÁ, VALLE DEL CAUCA

2015

CAMPOS MAGNETICOS

SANTIAGO LOPEZ DURANGO

CAROLINA PULIDO RAMIREZ

ALEJANDRA RIVERA SALDARRIAGA

SERGIO ALEXANDER RIVERA TORRES

MICHAEL STIVE ROJAS ALVAREZ

PRÁCTICA DE FÍSICA

PRESENTADO A:

JENNY TREJOS GRAIN

UNIDAD CENTRAL DEL VALLE DEL CAUCA

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

IV SEMESTRE

TULUÁ, VALLE DEL CAUCA

2015

1. CAMPOS MAGNETICOS

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL.

Estudiar cómo se puede generar campos magnéticos naturalmente y artificialmente a través de corriente eléctrica.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Verificar el fenómeno de atracción y repulsión o tracción entre dos imanes según sean de diferente o igual polaridad.

Verificar la imantación de un objeto de hierro por inducción.

Observar la orientación de un imán recto al suspenderlo por su punto medio mediante un hilo.

Verificar el fenómeno de atracción o de repulsión entre dos imanes según sean de diferente o de igual polaridad.

Observar el fenómeno producido al colocar debajo de una lámina de acrílico un imán recto y espolvorear limadura de hierro sobre la lámina.

Observar el fenómeno producido al colocar debajo de una lámina acrílica dos imanes rectos enfrentados con diferente polaridad.

Observar el fenómeno producido al colocar dos imanes rectos enfrentados con igual polaridad.

Observar el fenómeno producido al colocar debajo de una lámina acrílica dos imanes rectos paralelos, de igual sentido y espolvorear limadura de hierro.

Observar el fenómeno producido al colocar debajo de una lámina acrílica dos imanes rectos paralelos, de diferente sentido y espolvorear limadura de hierro.

Observar el fenómeno producido al colocar debajo de una lámina acrílica un imán de herradura y espolvorear limadura de hierro.

Observar el espectro producido al colocar un imán circular debajo de una lámina acrílica y espolvorear luego limadura de hierro.

3. MATERIALES E INSUMOS

-Dos imanes rectos.

-Dos tubitos de ensayo.

-1 lamina de vidrio.

-1 juego de imanes circulares.

-1 fuente de CC.

-1 interruptor.

-1 reóstato.

-1 bobina de 600 espiras.

-1 barra de acero.

-1 taco de madera.

-1 base cónica.

-1 varilla de 45 cm y una de 30cm.

- Un trozo de hilo.

- Una doble nuez.

- Dos probetas.

- Limadura de hierro.

- Una lámina acrílica.

4. MARCO TEÓRICO

IMAN

Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales.

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.

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

EL MAGNETISMO

Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado.

PERDIDA DE POTENCIA EN UN IMAN

Para que un imán pierda sus propiedades debe llegar a la llamada "temperatura de Curie" que es diferente para cada composición. Por ejemplo para un imán cerámico es de 450ºC, para uno de cobalto 800ºC, etc.

También se produce la desimanación por contacto, cada vez que pegamos algo a un imán perdemos parte de sus propiedades. Los golpes fuertes pueden descolocar las partículas haciendo que el imán pierda su potencia.

TIPOS DE IMANES

Además de la magnetita o imán natural existen diferentes tipos de imanes fabricados con diferentes aleaciones:

Imanes cerámicos o ferritas.

Imanes de alnico.

Imanes de tierras raras.

IMANES CERÁMICOS

Se llaman así por sus propiedades físicas. Su apariencia es lisa y de color gris oscuro, de aspecto parecido a la porcelana. Se les puede dar cualquier forma, por eso es uno de los imanes más usados (altavoces, aros para auriculares, cilindros para pegar en figuras que se adhieren a las neveras, etc.). Son muy frágiles, pueden romperse si se caen o se acercan a otro imán sin el debido cuidado.

Se fabrican a partir de partículas muy finas de material ferromagnético (óxidos de hierro) que se transforman en un conglomerado por medio de tratamientos térmicos a presión elevada, sin sobrepasar la temperatura de fusión.

Otro tipo de imanes cerámicos, conocidos como ferritas, están fabricados con una mezcla de bario y estroncio. Son resistentes a muchas sustancias químicas (disolventes y ácidos) y pueden utilizarse a temperaturas comprendidas entre 40ºC y 260ºC.

IMANES DE ALNICO

Se llaman así porque en su composición llevan los elementos aluminio, níquel y cobalto. Se fabrican por fusión de un 8 % de aluminio, un 14 % de níquel, un 24 % de cobalto, un 51 % de hierro y un 3 % de cobre. Son los que presentan mejor comportamiento a temperaturas elevadas. Tienen la ventaja de poseer buen precio, aunque no tienen mucha fuerza.

IMANES DE TIERRAS RARAS

Son imanes pequeños, de apariencia metálica, con una fuerza de 6 a 10 veces superior a los materiales magnéticos tradicionales. Los imanes de boro/neodimio están formados por hierro, neodimio y boro; tienen alta resistencia a la des magnetización. Son lo bastante fuertes como para magnetizar y desmagnetizar algunos imanes de alnico y flexibles. Se oxidan fácilmente, por eso van recubiertos con un baño de cinc, níquel o un barniz episódico y son bastante frágiles.

5. PROCEDIMIENTO

5.1. Instale el circuito de la FIG 1. (ACCIÓN ENTRE IMANES)

A un imán móvil se acerca otro por la polaridad diferente y luego por la polaridad igual.

R/ Si los imanes se ponen polos iguales los polos se repelen mientras que si los polos son diferentes se atraen entre sí.

5.2. Instale el circuito de la FIG. 2 (IMANTACIÓN)

Se dispone el montaje que indica la figura. Se cierra el circuito durante un largo tiempo para abrirlo se produce aumentando la resistencia lentamente para disminuir la tensión en la bobina, luego se abre el circuito.

R/ Al conectar o producir corriente se atraen las virutas de hierro pero al abrir el circuito pierde la capacidad magnética por lo cual deja de atraer a las virutas de hierro.

5.3. ORIENTACION DE UN IMAN

FIG. 3

Instale la figura anterior.

Se dispone el montaje que indica la figura. Se deja libre el imán hasta que se orienta como aguja magnética.

R/ El polo sur del imán apunta al polo norte de la tierra ya que poseen polos opuestos lo cual hace que se atraigan y el polo norte del imán apunta hacia el sur de la tierra y al tener polos opuestos estos se atraen.

5.4. ACCION ENTRE IMANES

Fig. 4 Instale la figura siguiente:

Se colocan los imanes rectos dentro de la probeta primero con diferente polaridad y luego con igual polaridad.

R/ Cuando los polos son opuestos estos se atraen dentro de las probetas mientras que cuando son iguales estos se repelen entre ellos dejando un espacio entre los dos.

5.5. ESPECTRO MAGNETICO IMAN RECTO

FIG. 5 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuesto el imán debajo de la lámina, se espolvorea lentamente la limadura sobre la superficie de la lámina.

R/ Se ve el espectro magnético del imán que posee una forma circular similar a la imagen de abajo, estas líneas se pueden observar gracias a que las virutas de hierro se ven atraídas por estas líneas de magnetismo siguiendo su recorrido.

5.6. ESPECTRO MAGNETICO - DOS IMANES RECTOS

FIG. 6 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los dos imanes debajo de la lámina, como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura.

R/ Dado que las líneas del campo magnético conectan los polos norte y sur, resulta evidente que dos imanes enfrentados por sus polos opuestos se atraerán. Nuevas líneas de campo magnético unirán los polos de los dos imanes.

5.7. ESPECTRO MAGNETICO – DOS IMANES RECTOS

FIG. 7 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los imanes como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura de hierro.

R/ Dado que las líneas del campo magnético no conectan los polos norte y sur, resulta evidente que dos imanes enfrentados por sus polos iguales se repelen.

5.8. ESPECTRO MAGNETICO – DOS IMANES RECTOS

FIG. 8 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los imanes como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura sobre la lámina.

R/ En este espectro se observa cómo están dispuestas las líneas de fuerza del campo generado por dos imanes planos paralelos cuyas corrientes circulan en igual sentido.

5.9. ESPECTRO MAGNETICO – DOS IMANES RECTOS

FIG 9. Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los imanes como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura sobre la lámina.

R/ En este espectro se observa cómo están dispuestas las líneas de fuerza del campo generado por dos imanes rectos paralelos cuyas corrientes circulan en sentidos opuestos.

5.10. ESPECTRO MAGNETICO – IMAN DE HERRADURA

FIG. 10 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los imanes como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura sobre la lámina.

R/ El campo magnético de un imán de herradura se pone de manifiesto por la distribución de las limaduras de hierro, que indican la intensidad y dirección del campo en cada punto. Las limaduras se alinean con las ‘líneas de campo’, que muestran la dirección del campo en cada punto. Cuanto más juntas están las líneas, más intenso es el campo.

5.11. ESPECTRO MAGNETICO – IMAN CIRCULAR

FIG. 11 Instale la figura siguiente:

Una vez dispuestos los imanes como indica la figura, se espolvorea lentamente la limadura sobre la lámina.

R/ Se puede observar que las limaduras que están por fuera del imán circular son atraídas hacia el borde exterior de este, mientras que las limaduras que se encuentran en el centro del imán se ve ven atraídas hacia el borde del centro de este.

6. ANÁLISIS DE LA LUDICA

Luego de realizar la lúdica se observó que por medio del uso de algunos instrumentos se pueden representar las líneas de campo o campo magnético producido por dos imanes ya sean artificiales o naturales.

De igual forma se hicieron múltiples ensayos que permitirían dar conclusiones del comportamiento del campo magnético producido por los polos de los imanes, agregando materiales que permitieran la visibilidad de dicho fenómeno.

7. ANEXOS

CONCLUSIONES

El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

El campo magnético para una bobina está relacionado con la intensidad de corriente y no de espiras proporcionalmente.

La fuerza de atracción entre imanes es ligeramente superior a la de repulsión. Esto se debe a la orientación de los imanes elementales en el imán.

Conforme aumenta la distancia, tanto la fuerza de atracción como la de repulsión de los imanes se reducen considerablemente.

El campo magnético que produce la bobina se induce en la barra de hierro. Para la imantación por inducción se colocan en las cercanías de un potente

imán barras pequeñas de hierro o acero.

BIBLIOGRAFIA

8.1. FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD, Milton Gussow, M.S, editorial Mc GRAW- HILL

8.2. FISICA II, Serway, tomoII

8.3. Guía de laboratorio de física. Universidad Tecnológica de Pereira.

8.4. ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN INGENIERIA, William H. Hayt, Jr,Jack E. Kemmerly. Editorial McGRAW-HILL

8.5. ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS BASICOS, John O´Malley. Editorial SCHAUM-McGRAW-HILL