Practica 8

 Campo Magnético

Autores:

 Álvarez Millán Lesli Aide

Rojas Granados Rebeca Raquel

1.  Resumen:

En este experimento logramos expresar las lineas de campo de una bobina en forma de solenoide y de un tubo de cobre, en la que pasa una corriente eléctrica que crea un campo magnético, esto lo notamos por el acomodo de la limadura de hierro sobre una hoja.

Por otra parte en una hoja de grafito se coloca un imán, este fue de una forma rectangular y con un gaussmetro localizamos los puntos en donde se distribuye el campo, este sólo fue en 2 dimensiones ("x,y"), ya que aunque el campo sea tridimensional no logramos encontrar puntos fijos para localizarla.

 2.  Introducción:

Un cable que transporta corriente o una barra imantada pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un "campo magnético". Los campos magnéticos suelen representarse mediante "líneas de campo magnético" o "líneas de fuerza". En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas. 

El comportamiento del campo magnético en un solenoide puede verse en la figura 1. Muy cerca del alambre el comportamiento magnético es casi el de  un alambre largo y recto donde las líneas de campo forman círculos concéntricos cerca de él. El campo tiende a cancelarse en los puntos situados entre alambres vecinos. La figura muestra que los campos provenientes de las espiras individuales del alambre se combinan para formar líneas que son paralelas más o menos al eje del solenoide en su interior. El campo se vuelve uniforme y paralelo al eje en el caso límite del solenoide ideal.

Figura 1. Líneas de campo magnético de un solenoide

El campo eléctrico en un tubo forma círculos concéntricos a su alrededor. En cualquier punto, la dirección de B es tangente a la línea de campo en ese punto. El campo es grande donde las líneas están cerca una de otra (en la proximidad del alambre por ejemplo) y pequeño donde están más separados (distantes del alambre). Las líneas del campo magnético provenientes de las corrientes forman espiras continuas sin inicio ni fin. Para encontrar la dirección de las líneas de campo se utiliza la regla de la mano derecha: si escogiéramos al alambre en la mano derecha con el pulgar en dirección de la corriente, los dedos se enrollarían alrededor del alambre en dirección del campo magnético. Las líneas de campo magnético se muestran en la figura 2.

Figura 2.Campo magnético de un tubo recto.

En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con un polo del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza. La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campo magnético. Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del campo magnético en tres dimensiones. Se definen: Si en cualquier punto de dicha línea colocamos una aguja de compás ideal, libre para girar en cualquier dirección, la aguja siempre apuntará a lo largo de la línea de campo. La forma del campo se puede ver en la figura 3.

Figura 3.Lineas de campo en un imán.

 3. Desarrollo experimental:

El circuito eléctrico que se utiliza en este experimento se muestra en la figura 4:
Se utiliza un Variac que nos aumenta y deja variar el voltaje, se conecta a un tranformador y éste a su vez sale para entrar el un puente de diodos, de aquí cerramos el circuito a la bobina y por otra parte al amperimetro, este último es por seguridad para que no pasara de los 25 amperes, ya que los aparatos se pueden dañar con quemaduras.


En la bobina solenoide esparcimos la limadura de hierro con una coladera para que fuera màs facil la distribuciòn y acomodo en la forma esperada.

Figura 4

La brújula es utilizada para alinearlo con el campo magnético de la tierra, y así el campo resultante sería mas fuerte.

Con un imán rectangular y una hoja de grafito, gracias a su cuadrícula en puntos, determinamos los valores del campo en esos puntos con la ayuda del gaussmetro, éste tiene dos agujas una circular y otra plana, la plana es la que se utilizó en este experimento, ya que necesitamos las dos componentes para crear el campo real.

Primero tomamos las datos en "x" poniendo la aguja de forma que lo plano apuntara hacia lo horizontal, de la misma forma todos los puntos en vertical.

Figura 5

3. Resultados:

Este es el resultado de la bobina con la limadura de hierro.

Figura 6

Figura 7

Aquì apreciamos las dos componentes de lineas de campo del imàn, la suma de estas dos componentes será la resultante esperada en la introducción:

Figura 8

El campo resultante con la aguja del gaussmetro alineada para recibir las lineas en horizontal.

Figura 9

En este caso son las lineas verticales.

Figura 10: Resultado final. (lado derecho barra, izquierdo herradura)

4. Discusión:

Entendemos que las líneas del campo magnético pueden ser inducidas ya sea gracias a una corriente eléctrica o a un material con ésta propiedad.


La bobina como el tubo de cobre, no fueron idóneos para el experimento, se tuvo que repetir el esparcimiento de la limadura de hierro para que se notara su acomodo como las lineas de campo y no arrugas del papel, el papel fue puesto, para disminuir la fricción de la madera.

5. Conclusión:

El cable con corriente y la barra imantada, influyen en otros materiales magnéticos como la limadura de hierro, sin tocarlos; ya que producen un "campo magnético".

 Los campos magnéticos los representamos mediante líneas de campo magnético o líneas de fuerza. 

Notamos que en cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas, de esta forma solo afecta a materiales cercanos, según su intensidad.

6. Bibliografía:

A. Giambattista, B. Richardson y R. Richardson, College Physics. (McGraw-Hill, Nueva York, 2004). 1152 pp.

D. Giancoli, Física: con principios aplicados, Vol. II, 6^ta Ed. (Prentice Hall, México, 2007). 423 pp.

G. Joos, Theoretical Physics, 3^ra Ed. (Dover Publications, Nueva York, 1986). 868 pp.