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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CIUDAD SERDÁN
ELECTROMAGNETISMO
Unidad 4
Leyes del Electromagnetismo
Práctica de cada ley.
INGENIERÍA MECÁNICA
DOCENTE: Ing. Maribel Moreno Alta
PRESENTA:
José Alfonso López Flores Control: 13CS0028
CIUDAD SERDÁN, PUE.; NOVIEMBRE 2014
N.C: 13CS0053 & 13CS INGENIERIA MECANICA
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 2
LEY DE GAUSS PARA EL MAGNETISMO
Nombre de la práctica: Demostración de la ley de gauss por medio de software de
simulación.
INTRODUCCIÓN
La ley de Gauss desempeña un papel importante dentro de la electrostática y del
electromagnetismo por dos razones básicas:
1. En primer lugar, porque permite calcular de forma simple el campo eléctrico debido a
una distribución de cargas cuando esta presenta buenas propiedades de simetría. En estos
casos, suele resultar mucho más simple usar la ley de Gauss que obtener E por
integración directa sobre la distribución de cargas, tal y como se ha descrito en el tema
anterior.
2. En segundo lugar, porque la ley de Gauss constituye una ley básica, no solo de la
electrostática, sino del electromagnetismo en general. De hecho, constituye una de las
ecuaciones de Maxwell (que son las ecuaciones que permiten describir todos los
fenómenos electromagnéticos).
La ley de Gauss puede interpretarse cualitativamente de forma simple usando el concepto de
líneas de campo. Como se vio en el tema anterior, el número de líneas de campo que parten de
una carga q es proporcional a dicha carga. De este modo, si una superficie cerrada imaginaria
encierra una carga en su interior, el número total de líneas que pasan través de ella debe ser
proporcional a la carga neta en su interior.
Además, como se puede apreciar en la figura, el número de líneas debe ser independiente de la
forma de la superficie que encierra a la carga. Este es esencialmente, desde un punto de vista
cualitativo.
OBJETIVO Observar y comprender el número de líneas de campo que atraviesan una cierta superficie
cerrada es directamente proporcional a la carga neta encerrada en su interior.
Material utilizado en la práctica.
Computadora Software Phet
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 3
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Lo más sencillo es separar el problema en dos: uno con el campo eléctrico y otro con el
magnético.
El flujo (denotado como Φ) es una propiedad de cualquier campo vectorial referida a una
superficie hipotética que puede ser cerrada o abierta. Para un campo eléctrico, el flujo (Φ E) se
mide por el número de líneas de fuerza que atraviesan la superficie.
Para definir al flujo eléctrico con precisión considérese la figura, que muestra una superficie
cerrada arbitraria ubicada dentro de un campo eléctrico.
La superficie se encuentra dividida en cuadrados elementales ΔS, cada uno de los cuales es lo
suficientemente pequeño como para que pueda ser considerado como un plano. Estos elementos
de área pueden ser representados como vectores ΔS →, cuya magnitud es la propia área, la
dirección es perpendicular a la superficie y hacia afuera.
En cada cuadrado elemental también es posible trazar un vector de campo eléctrico E ⃗. Ya que
los cuadrados son tan pequeños como se quiera, E puede considerarse constante en todos los
puntos de un cuadrado dado.
Al igual que para el campo eléctrico, existe una ley de Gauss para el magnetismo, que se
expresa en sus formas integral y diferencial como
∮B ⃗ (r ⃗) ⋅dS ⃗ =0
∇⋅B ⃗ =0
Esta ley expresa la inexistencia de cargas magnéticas o, como se conocen habitualmente, mono
polos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras en el sentido
de que posee un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie
cerrada es nulo.
CAMPO ELÉCTRICO
Para visualizar esta ley usamos el simulador de campo eléctrico del phet para comprender un
poco mejor el comportamiento de las partículas en su entorno.
Al abrir el simulador vemos unos elementos los cuales son útiles para desarrollar esta práctica.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 4
Los elementos que se encuentra en el simulador son electrones, protones, medidor de voltaje y
sensores de campo eléctrico.
1. Para ver el comportamiento de dos cargas iguales vamos arrastrar dos electrones.
Dos cargas iguales se repelen y la fuerza de repulsión va hacer grande dependiendo de la
distancia en las que se encuentran.
2. Ahora vamos a probar con dos cargas diferentes.
Dos cargas diferentes se atraen y la fuerza de atracción dependerá de la distancia en la que se
encuentren las cargas.
Para conocer una de las propiedades del campo eléctrico se estudia qué ocurre con el flujo de
éste al atravesar una superficie. “Esta idea puede ser visualizada mediante el concepto de líneas
de campo. Si se tiene una carga en un punto, el campo eléctrico estaría dirigido hacia la otra
carga.”
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 5
CAMPO MAGNÉTICO
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes
eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está
especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.
Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos
y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la
fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos
separados pero muy relacionados símbolos B y H
1.- En el simulador encontramos un imán y una brújula elementos importantes para la práctica.
2.-Si movemos la brújula o el imán el comportamiento va hacer lo que anteriormente se
demostró que polos iguales se repelen y polos diferentes se atraen.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el
momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad
cuántica fundamental, su espín. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son
dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 6
Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto
Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como
transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.
CONCLUSIONES OBSERVACIONES
Al igual que la masa, la carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia. La unidad
de carga es el Coulomb(C).
Una carga eléctrica, como un punto en el espacio, crea una perturbación llamada campo
eléctrico. Es un campo vectorial (intensidad o magnitud y, dirección en cualquier punto en el
campo) representado por E. La unidad es el voltio por metro [V/m].
El vector de campo eléctrico creado por una carga, Q1, en el punto P en el espacio está
definido por:
Su dirección: El campo creado por Q1 está alineado con la carga Q1. Se dirige hacia la
carga si Q1 < 0 y lejos de la carga si Q1> 0.
Su intensidad o magnitud: E = (1/4πε0) Q1/r2 donde r es la distancia entre la carga, Q1,
y el punto P.
Su intensidad disminuye muy rápidamente con la distancia de r.
La perturbación eléctrica también puede ser definida por un campo escalar: el potencial
eléctrico, V. Este es un escalar algebraico (un número que puede ser negativo) cuya unidad es
el volt [V].
Una curva que conecta todos los puntos en el espacio que tienen el mismo potencial es una
equipotencial. El vector de campo eléctrico es siempre ortogonal (perpendicular) a las
equipotenciales, hacia el potencial decreciente.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 7
LEY DE FARADAY
Nombre de la práctica: Demostración de la ley de Faraday “Inducción electromagnética”.
INTRODUCCIÓN
Michael Faraday comunicó en 1831 sus primeras observaciones cuantitativas sobre fenómenos
relacionados con campos eléctricos y magnéticos dependientes del tiempo.
Observó la aparición de corrientes transitorias en circuitos en las tres situaciones siguientes: (i)
cuando se establecía o se suspendía una corriente estacionaria en otro circuito próximo; (ii) si
un circuito cercano por el que circulaba una corriente estacionaria se movía respecto del
primero; y (iii) si se introducía o retiraba del circuito un imán permanente. Valor de una variable
física.
Para ver cómo puede inducirse una Fem. Mediante un campo magnético variable, considere una
espira de alambre conectada a un galvanómetro. Cuando un imán se mueve hacia la espira, la
aguja del galvanómetro se desviará en una dirección, arbitrariamente mostrada hacia la derecha.
Cuando el imán se aleja de la espira, la aguja se desviará en la dirección opuesta.
Si el imán se mantiene estacionario en relación con la espira, no se observa ninguna desviación.
Por último, si el imán se mantiene estacionario y la espira se mueve, ya sea hacia o alejándose
del imán, la aguja se desviará.
A partir de estas observaciones se concluye que la espira ‘sabe” que el imán se está moviendo
en relación con él, pues experimenta un cambio en la intensidad del campo magnético. Por tanto,
parece que existe una relación entre la corriente y el campo magnético variable.
Estos resultados son muy importantes en vista de que ¡se establece una corriente aun cuando
no haya baterías en el circuito! A esta corriente se le llama corriente inducida, la cual se produce
mediante una fem inducida.
Ahora se describirá el experimento realizado por Faraday. Una bobina primaria se conecta a un
interruptor y a una batería. La bobina se enrolla alrededor de un anillo, y una corriente en la
bobina produce un campo magnético cuando el interruptor se cierra.
Una bobina secundaria también se enrolla alrededor de un anillo y se conecta a un
galvanómetro. No hay batería presente en el circuito secundario, y la bobina secundaria no esta
conectada a la primaria. Cualquier corriente detectada en el circuito secundario puede ser
inducida por algún agente externo.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 8
A primera vista, se podría pensar que no se detectaría ninguna corriente en el circuito
secundario. Sin embargo, sucede algo asombroso cuando se cierra ó abre repentinamente el
interruptor en el circuito primario.
En el instante en que se cierra el interruptor, la aguja del galvanómetro se desvía en una dirección
y luego regresa a cero. En el instante en que se abre el interruptor, la aguja se desvía en la
dirección opuesta y de nuevo regresa a cero. Por último, el galvanómetro registra cero cuando
en el circuito primario hay una corriente estable o no hay ninguna corriente.
La clave para comprender lo que ocurre en este experimento es notar primero que cuando se
cierra el interruptor, la corriente en el circuito primario produce un campo magnético en la
región del circuito, y es este campo magnético el que penetra el circuito secundario.
Más aún, cuando se cierra el interruptor, el campo magnético producido por la corriente en el
circuito primario cambia de cero a algún valor durante algún tiempo finito, y es este campo
variable el que induce una corriente en el circuito secundario.
Puede inducirse en un circuito (el circuito secundario en la configuración) mediante un campo
magnético variable. La corriente inducida existe solo durante un breve tiempo mientras el campo
magnético a través de la bobina secundaria está cambiando.
Una vez que el campo magnético alcance un valor estable, la corriente en la bobina secundaria
desaparece. De hecho, el circuito secundario se comporta como si hubiera una fuente de Fem.
Conectada a él durante un breve instante.
Es usual afirmar que una Fem. Inducida se produce en el circuito secundario mediante un campo
magnético variable. En general, la Fem. Inducida en un circuito es directamente proporcional a
la rapidez de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito.
Como resultado de estas observaciones Faraday concluyó que una corriente eléctrica
Aunque el concepto de campo eléctrico, como lo conocemos ahora, no fue establecido
originalmente es su forma actual, su existencia y propiedades básicas fue propuesta por Michael
Faraday, a través de lo que llamo líneas de fuerza. Según Faraday:
1.- Las líneas de fuerza empiezan o terminan solamente en las cargas.
2.-El numero de líneas de fuerza que empiezan en una carga puntiforme positiva, o termina en
una carga puntiforme negativa, es proporcional a la magnitud de la carga.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 9
3.- Las líneas de fuerza se distribuyen simétricamente empezando en la carga positiva, o
terminando en la negativa.
4.- Las líneas de fuerza no pueden cruzarse unas con otras.
5.- La intensidad del campo eléctrico se visualiza a trabes del acercamiento relativo entre las
líneas de fuerza: a mayor densidad de líneas, mayor intensidad de campo eléctrico.
Estas características permiten visualizar campos eléctricos diversos. Las cargas eléctricas
producen “desniveles eléctricos” en el espacio, llamadas diferencias de potencial: cargas
positivas dan lugar a elevaciones de potencia mientras que las cargas negativas, a depresiones.
El “desnivel eléctrico” o potencial, se puede representar gráficamente gracias a las llamadas
líneas equipotenciales, similares a las curvas de nivel. La intersección entre las líneas
equipotenciales y las líneas de fuerza ocurre en ángulos rectos.
En cualquier lugar en el espacio donde hay un campo eléctrico que, como dijimos anteriormente,
es vectorial, hay también un campo escalar de potencial eléctrico. En este experimento veremos
cómo visualizar ambos campos para dos arreglos de cargas electrostáticas.
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
El objetivo de este proyecto es probar y comprender de manera simple la ley de inducción de
Faraday, que es el principio de inducción electromagnética.
MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO EN LA PARACTICA. Para poder realizar un Motor Eléctrico, es necesario tener:
1. Una pila alcalina
2. Una Goma ancha
3. Dos clips de papel grandes
4. Un Imán de cerámica rectangular
5. Alambre de cobre esmaltado grueso
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 10
6. Un tubo
7. Bloque pequeño de Madera para la base
Para comprenderlo un poco mejor se necesita de software para ver el comportamiento del campo
eléctrico del imán y su interacción con el de los más materiales.
DESARROLLO
Con este experimento, Faraday aportó un nuevo concepto a la física moderna: inducción
electromagnética. Este hallazgo le condujo a la creación de la dinamo- máquina que transforma
la energía mecánica en energía eléctrica- y le empujó para conseguir formular las leyes generales
que rigen el comportamiento electromagnético de la materia.
El motor de rotación electromagnética de Faraday se define a partir de la rotación de imanes
alrededor de un cuerpo conductor de electricidad; sin embargo, durante el desarrollo del
proyecto se trata todo lo contrario; es decir, la rotación de conductores en torno a un imán.
Para llevar a cabo el desarrollo del motor eléctrico, fue necesario seguir las siguientes
instrucciones:
1.- Comenzando aproximadamente después de 3 pulgadas del extremo del alambre, se debe
envolver 7 veces alrededor del tubo. Es necesario cortar el alambre, dejando un sobrante de 3
pulgadas enfrente del punto de partida original.
2.- Envolver los dos extremos sobrantes alrededor de la bobina para fijarla, y extender los dos
extremos perpendiculares a la bobina.
3.- En un extremo, utilizar el papel de lija fino para quitar totalmente el aislante del cable. Se
debe dejar cerca de ¼ pulgada de aislante en el extremo donde el cable se ha enrollado a la
bobina.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 11
Para el otro extremo, es necesario colocar la bobina plana sobre una superficie y lijar,
suavemente, solo la parte superior para eliminar el aislamiento de solo la mitad superior del
cable. Una vez mas, se debe dejar ¼ pulgada de aislante completo en el extremo y donde el
cable envuelve la bobina
4.- Doblar los dos clips de papel de la siguiente forma. Esto será útil para sostener la bobina
formada por el alambre de cobre esmaltado.
5.- Pegar el imán de cerámica en la cara de la batería de la siguiente forma:
6.- Colocar la bobina en la horquilla formada por los extremos de la derecha de los clips de
papel. Es posible que se deba ayudar a empezar a girar la bobina; sin embargo, después de ello
la bobina debe comenzar a girar rápidamente. Si esto no es posible; es decir, si la bobina no gira,
es necesario cerciorarse de que ha sido eliminado todo el aislante de los extremos del cable.
Además, si la bobina gira irregularmente, debemos observar que los extremos estén centrados
en los laterales de la bobina.
Es necesario resaltar que el motor esta en fase solamente cuando se sostiene horizontalmente.
7.- Para mostrarlo, se necesitará probablemente construir una horquilla pequeña para sostener
el motor en la posición apropiada. Puede ser que también ayude el doblar los extremos de la
bobina un poco, de modo que, como se desliza a la derecha o a la Izquierda, los dobleces lo
mantengan en la posición apropiada.
1.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 12
UTILIZANDO UN SOFTWARE DE SIMULACIÓN
En el software tiene algunos laboratorios sencillos que explican clara y sencillamente la Ley de
Faraday solo es necesario arrastrar lo elementos necesarios.
Primeramente al abrir este simulador veremos una imagen como la figura 1.1.En el área del
simulador hay varios elemento los cuales nos permitirán realizar la practica adecuadamente.
Cuando un imán se mueve hacia la espira, la aguja del galvanómetro se desviará en una
dirección, arbitrariamente mostrada hacia la derecha. Cuando el imán se aleja de la espira, la
aguja se desviará en la dirección opuesta.
Figura 1.1
Figura 1.3 Figura 1.2
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 13
Si el imán se mantiene estacionario en relación con la espira, no se observa ninguna desviación.
Si el imán cambia de polaridad el foco prende.
A partir de estas observaciones se concluye que la espira ‘sabe” que el imán se está moviendo
en relación con él, pues experimenta un cambio en la intensidad del campo magnético. Por tanto,
parece que existe una relación entre la corriente y el campo magnético variable.
Estos resultados son muy importantes en vista de que ¡se establece una corriente aun cuando no
haya baterías en el circuito! A esta corriente se le llama corriente inducida, la cual se produce
mediante una fem inducida.
Figura 1.4
Figura 1.5 Figura 1.6
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 14
CONCLUSIONES
Hemos puesto de manifiesto cómo un campo magnético puede crearse debido al movimiento de
cargas eléctricas, asimismo y de manera inversa, a través de sucesivos experimentos se puede
demostrar que la acción de un campo magnético puede originar el movimiento de cargas
eléctricas.
Es necesario un campo magnético variable (imán, bobina o cableen movimiento) para crear una
corriente eléctrica en el cable o en la bobina.
o Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenómeno como inducción
electromagnética. La corriente eléctrica inducida existe mientras dure la variación del
campo magnético.
o La intensidad de la corriente eléctrica es tanto mayor cuanto más intenso sea el campo
magnético y cuanto más rápido se muevan el imán y la bobina.
o
OBSERVACIONES
El generador logra producir energía en forma de corriente alterna. La corriente generada nos
permite observar algunos efectos de la misma sobre el circuito, como generar un campo
magnético.
Eso confirma que las hipótesis de Faraday están en lo cierto y se puede generar corriente
eléctrica por medio de un cable conductor y un campo magnético cuyo flujo magnético varíe a
través del conductor, de igual manera comprobamos la ley de Lenz que dice que el flujo de la
corriente es contrario a la fuente que la está generando.
Estas hipótesis que nos planteamos proponen, también, utilizar como recurso inagotable la
aceleración de la gravedad como innovación en el ámbito de gasto energético que tan
preocupante problema se ha vuelto en la sociedad del mundo actual.
En mi opinión es más conveniente de auxiliarse de un software para su análisis de esta ley.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 15
LEY DE AMPERE
El Teorema de Ampere dice que la circulación del campo magnético a través de una línea
cerrada es igual al producto de su permeabilidad μo por la intensidad de corriente eléctrica que
atraviesa la superficie limitada por la trayectoria cerrada.
B·dl = μo ·INeta
La integral del primer miembro es la circulación o integral de línea del campo magnético a lo
largo de una trayectoria cerrada, y:
μ0 es la permeabilidad del vacío
dl es un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto
IT es la corriente neta que atraviesa la superficie delimitada por la trayectoria, y será positiva o
negativa según el sentido con el que atraviese a la superficie.
En esta animación se calcula la integral de línea alrededor de un conductor fino y se comprueba
la Ley de Ampere. Esta ley puede expresarse como = μoIenlazada, siendo la integración
de línea alrededor de cualquier camino cerrado (que suele denominarse línea
amperiana); es el vector elemento de longitud a lo largo del camino en un punto dado de
él, Ienlazada es la corriente enlazada por el trayecto cerrado de integración y μo = 4π x 10-7 T
m/A es la permeabilidad magnética del vacío.
PRACTICA
Seleccione un punto y active el cálculo de la integral de línea, arrastre el lápiz dando una
vuelta alrededor del alambre, en sentido contrario al de las agujas del reloj, regresando al
punto de partida. ¿Cuál es el valor de la integral de línea?
4π x 10-7 T
m/A
cm
cm
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 16
¿Cuánto vale ahora la integral de camino? Hemos cambiado el camino y los valores del
vector en los puntos del nuevo camino, así como los vectores elementos de longitud son
totalmente diferentes. Sin embargo, el resultado de la integración de línea es el mismo que para
el camino anterior. Esto es lo que dice la Ley de Amparé, que la integral de camino sólo depende
de la corriente enlazada.
Probemos ahora con dos alambres con corriente. De nuevo estudie la distribución de campo
magnético.
El resultado de la integración es cero, lo que significa que la corriente neta enlazada es nula y,
por ello, las dos corrientes enlazadas son iguales y opuestas (una sale y la otra entra).
Conviene destacar el hecho de que la circulación sea nula no puede inducirse que el campo
magnético sea nulo. Sólo en casos de simetría acusada podrían extraerse conclusiones de tal
tipo. Lo único que indica que la circulación sea cero es que la corriente enlazada es cero.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 17
Empleando la ley de Amparé puede calcularse el campo creado por distintos
tipos de corriente. Dos ejemplos clásicos son el del toroide circular y el
del solenoide ideal, cuyos campos se muestran en la siguiente tabla.
Un solenoide ideal es una bobina de longitud grande cuyas espiras están muy
juntas. En la expresión del campo magnético que crea, n es el número de espiras
por unidad de longitud.
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 18
PROBLEMA
UNA BOBINA FORMADA POR 30 ESPIRAS CIRCULARES ESTÁ SITUADA EN UNA ZONA DEL
ESPACIO DONDE EXISTE UN CAMPO MAGNÉTICO B = 2 I (T), DE MODO QUE EL VECTOR S QUE
REPRESENTA LA SUPERFICIE DE LAS ESPIRAS FORMA UN ÁNGULO Φ = 30º CON EL VECTOR B. EL
RADIO DE LA BOBINA ES R = 10 CM Y POR ELLA CIRCULA UNA CORRIENTE I = 0.05 A.
DETERMINAR EL VECTOR MOMENTO MAGNÉTICO DE LA BOBINA.
SOLUCION:
CALCULAR EL MOMENTO DE LAS FUERZAS QUE EL CAMPO MAGNÉTICO EJERCE SOBRE LA
BOBINA. ¿HACIA DÓNDE TIENDE A GIRAR LA BOBINA?
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 19
LEY DE BIOT-SAVART
OBJETIVO
El objetivo de esta experiencia es comprobar la validez de la ley de Biot-Savart. Para ello se
mide el campo magnético a lo largo del eje de un solenoide con un multímetro se estudia la
relación entre el valor del campo magnético en el centro del solenoide y la intensidad de
corriente eléctrica que circula por el mismo.
Montaje: Campo magnético de un solenoide
PROCEDIMIENTO
SIMULACIÓN
1. Abra la interfaz gráfica de simulaciones
2. Inicie las variables de su bobina como son: N (número de espiras), R (radio), L (longitud) y i
(corriente). Para iniciar tome una corriente diferente de cero.
3. Hunda “Grafico B vs x” para ver la respuesta del campo con el eje x.
4. Para obtener el grafico de B vs i. Varié la fuente de corriente en forma gradual, para cada
cambio hunda la tecla validar hasta obtener unas 15 datos como mínimo.
Equipo
Sonda de efecto Hall
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 20
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 21
LEY DE MAXWELL
Nombre dela practica: simulación de circuitos mediante la ley de maxwell
Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones)
que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James
Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos
a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente
de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el
campo electromagnético
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Observar el comportamiento de las cargas, ver campos magnéticos y ondas electromagnéticas
en cada una delas distintas cargas de los circuitos
REALIZANDO OTRA SIMULACIÓN
Una bobina rectangular de N vueltas, longitud a y ancho b gira a una frecuencia en un campo
de magnético uniforme como se muestra en la figura.
Demostrar que se genera en la espira una fem inducida dada por:
0ε = NbaBsen( t) = ε sen( t)
B dA B A cos B A cos( t)
dB A sen( t)
dt
dB N a b sen( t)
dt
0BNab sen( t) sen( t)
UNIDAD 4 “CAMPO MAGNETICO” ELECTROMAGNETISMO
ELECTROMAGNETISMO 22
La virtud de Maxwell es que en ellas aparecen a primera vista los campos eléctricos E y
magnético B y su forma simple permite relacionarlas entre sí para obtener nuevos resultados y
predecir nuevas consecuencias.
Las leyes experimentales de la electricidad y del magnetismo se resumen en una serie de
expresiones conocidas como ecuaciones de Maxwell.
Estas ecuaciones relacionan los vectores intensidad de campo eléctrico (E) e inducción
magnética (B), con sus fuentes, que son las cargas eléctricas, las corrientes y los campos
variables. Una clase importante de acción mutua o interacción entre las partículas fundamentales
que forman la materia es la interacción electromagnética.
Esta depende de una propiedad característica la carga eléctrica. La modificación del espacio por
presencia o movimiento de cargas lo llamamos campo electromagnético, caracterizado por los
vectores E y B, de tal forma que la fuerza que aparece sobre una carga eléctrica es : F = q0 (E +
v x B ).Los campos E y B quedan determinados por las posiciones de las cargas y por sus
movimientos (o corrientes),es por esto que se las denominan fuentes del campo
electromagnético, ya que conocidas ellas, a través de las ecuaciones de Maxwell podemos
calcular E y B.
CONCLUCIONES:
En este trabajo conocimos las ecuaciones de maxwell que se crearon para satisfacer las
necesidades para mejorar las diferentes características del electromagnetismo también nos da
cómo se comportan cada una de las ecuaciones que dedujo maxwell para el electromagnetismo.
OBSERVACIONES
En este trabajo sucedió que no podíamos encontrar como representa las ecuaciones de maxwell
ya que no sabíamos cómo interpretar las cosas, también no sabíamos en que software utilizar
para llevar acabo nuestra práctica.