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ESCUELA SUPERIOR
POLITECNICA DEL
LITORAL
Producción de Campos
Magnéticos
Informe de Laboratorio de Física C
Profesor:
Ronald Rovira
Fecha de Entrega: 07/09/2010
Paralelo: 14
Alumno
Carlos Bernal A.
Resumen
El electromagnetismo, como se denominó, constituye un área fundamental e importante
para el desarrollo de nuestra sociedad. A través de bobinas y conductores por los cuales
circula una corriente, buscamos identificar cómo vienen dados los campos magnéticos
generados por las mismas, y además, la interacción entre dichos campos.
Introducción
Un reostato (o reóstato) es un resistor de resistencia variable. Los reostatos son usados
en Ingeniería Eléctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de
tarea que requiera variación de resistencia en condiciones de elevada tensión o corriente.
El galvanómetro se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un
transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una
aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina.
Procedimiento Experimental
Se armo el circuito de la figura siguiente. Antes de conectar el interruptor, predecir el
sentido en el cual girará la brújula cuando fluya corriente por el conductor al cerrar el
switch. Luego de realizada la observación, invertir las polaridades y ver qué ocurre.
Para el campo magnético del solenoide, se armo el circuito de la figura a continuación, el
cual consiste de una fuente de voltaje DC a la cual se conecta un amperímetro para
regular la corriente, una bobina de 1000 espiras y un switch. Observamos lo que ocurre
con la aguja de la brújula que se coloca cerca de un extremo de la bobina al cerrar el
switch. Después, desconectamos el interruptor e invertimos la polaridad de la fuente, para
luego conectar el switch y observar qué ocurre ahora con la brújula.
Para la interacción entre campos magnéticos, Mantuvimos la distancia entre la bobina y el
imán permanente en 0,5 cm y la corriente en 1.0 A. Conectamos y desconectamos el
interruptor y anotamos lo observado. Luego repetimos el proceso invirtiendo la polaridad
de la fuente.
Para el cálculo de la resistencia de una bobina con diferente núcleo armamos el circuito y
registramos los valores de corriente para las distintas configuraciones (bobina con
distintos núcleos). El voltaje se debe ajustar previamente en 5V.
Resultados
La aguja se alineaba al cuando se acercaba una bobina y volvia a desorientarse cuando la
alejabamos de ella.
La bobina montada en el carrito se acercaba al iman en forma de herradura o se alejaba
de el, dependiendo de la polaridad del iman.
El aro de aluminio levitaba al encender el circuito y parecia mantener un equilibrio.
Discusión
En la primera actividad, observamos la dirección a la cual apunta el norte de la brújula
cuando se pasa corriente por un conductor. Para esta actividad, se consideraron los dos
posibles sentidos de corriente en el conductor, y observamos que la dirección de la aguja
de la brújula era distinta en cada uno de estos dos casos. Esto se debe al hecho que el
norte de la brújula apunta hacia el sentido del campo magnético generado por la corriente
en el conductor, y éste varía su sentido según si la corriente va de derecha a izquierda o
de izquierda a derecha. Para sacar estas direcciones se empleó la regla de la mano
derecha, y al comparar esta dirección encontrada con la dirección a la cual apunta la
brújula, confirmamos que, como es la misma dirección, efectivamente la regla de la mano
derecha nos otorga el sentido del campo magnético generador por un conductor.
En la segunda actividad, el propósito era analizar el sentido en el que viene dado el campo
magnético en un solenoide o bobina. A fin de saber el sentido experimentalmente,
colocamos una brújula en un extremo del solenoide y observamos hacia donde apunta
una vez que se pasa corriente por la bobina. Una vez más, notamos que las direcciones
dadas por la brújula y la regla coinciden, por lo que el análisis ha sido bien elaborado.
Nótese que para ambos casos estudiados, la aguja de la brújula no está totalmente
horizontal; esto se debe a que, aunque se considere que el campo del solenoide viene
dado de manera uniforme, en realidad en los extremos no es así del todo, por eso es que
presenta la aguja una ligera desviación.
La tercera actividad realizada buscaba analizar la interacción entre dos campos
magnéticos: el del imán en forma de herradura y el generado por la bobina por la cual
circula corriente. Según el procedimiento, debíamos invertir la polaridad de la corriente y
ver qué ocurre; nosotros hicimos algo equivalente al invertir la polaridad del imán en vez
de la corriente. Lo que se obtuvo fue que en un caso el imán se desplazaba alejándose de
la bobina y en el otro, acercándose a ella. Este comportamiento se debe justamente a que
los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen. Cuando el lado sur del campo
generador por la bobina está junto al polo norte del imán, estos se atraen y el imán se
acerca (puede hacerlo por el carrito en el que está). En cambio, al cambiar la polaridad del
imán y acercar el polo sur de éste al polo sur del campo generado, ellos se repelen y el
imán se aleja de la bobina.
La actividad siguiente consistía en medir los valores de corriente y voltaje de la bobina
conectada primero a una fuente de tensión continua y luego a una de tensión alterna, y
ver cómo los valores de resistencia y corriente variaban según el núcleo de la bobina. El
voltaje se fijo en los 5.0 voltios. Cuando se trabajó con tensión continua, observamos que
tanto los valores de corriente y resistencia permanecieron constantes sin importar el
núcleo que la bobina tuviere. Esta situación se debe a que como la tensión es constante, el
campo que se genera también lo es, por lo que en una ausencia de cambio de flujo
magnético la bobina ofrece una misma resistencia al paso de corriente, por no inducirse
una fem en ella. En cambio, para el caso de tensión alterna, ahí si variaron los valores de
corriente y resistencia. Dicho comportamiento se debe a que si la tensión es alterna, su
variación provoca que el campo magnético generado no sea constante; al aparecer una
variación en el flujo magnético se induce una fem en la bobina que se opone al cambio de
flujo mencionado. Siendo así, el núcleo que se le ponga a la bobina intensificará o no dicha
fem inducida, provocando entonces que distintas oposiciones al paso de corriente. Lo que
indica esto es que el campo que se genera es más intenso con el núcleo de hierro. La
resistencia con este tipo de núcleo es mayor también, y es explicable ya que la bobina
ofrecerá mayor oposición al cambio de flujo.
Conclusiones
Las corrientes eléctricas y los campos magnéticos están estrechamente
relacionados. Una corriente que pasa por un conductor puede generar un campo
magnético. El sentido de la corriente define la dirección del campo magnético.
Dicha dirección se puede hallar empleando la regla de la mano derecha.
Los campos interactúan entre sí; según la dirección que tengan, los elementos que
los generan se atrae o se repelen.
Para tensiones continuas, una bobina ofrece una misma resistencia sin importar el
núcleo que tenga. En cambio, dicho núcleo sí afectará la resistencia que ofrece y la
corriente que pasa a través de ella cuando se trabaja con tensión alterna.
La levitación magnética se debe a la repulsión que sienten dos elementos por los
cuales circulan corrientes en sentidos opuestos, ocasionando fuerzas de repulsión
entre ellos.
Bibliografía
SERWAY, R (1993), Física, vol. II. Edit. McGraw – HiH, sexta edición. Capitulo 28
HALLIDAY – RESNICK, (1992) Física, parte 2, cap. 34, CESCSA, duodécima reimpresión.
Fisica General de Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga cuarta edición.
Fisica, Principios con Aplicaciones - 6ta Edicion - Douglas Giancoli