reporte de laboratorio de fisica

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Instituto de Ciencias FISICAS

Informe de Laboratorio de Fsica CEstudiante: Ricardo Lpez Villacs

Paralelo: 14

Prctica: Magnetismo.

Profesor: MSc. Gabriel Castro

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Instituto de Ciencias FISICAS

Nombre: Ricardo Lpez Villacs Paralelo: 14 Prctica: Magnetismo.

Objetivos: Analizar algunas propiedades de campos magnticos, utilizando los siguientes aspectos: a) Fuerzas y torques ejercidas por campos magnticos permanentes sobre cuerpos localizados dentro de su influencia. b) Distorsin del campo magntico, causado por la presencia de ciertas sustancias situadas en su seno.

Resumen: Como su nombre lo indica, MAGNETISMO, en sta prctica se realizaron diversos anlisis: observar y ratificar las propiedades de los campos magnticos a travs de fuerzas magnticas y torques magnticos creados por los polos del imn, el polo norte y el polo sur magntico, as como tambin comprender las caractersticas que tienen los materiales ferro-magntico, paramagntico y diamagntico. Comenzamos observando detenidamente hacia las explicaciones de los fenmenos magnticos que el profesor nos mostr mediante un imn, el cual fue colocado dentro de un recipiente con poco agua y una espira metlica con voltaje inducido y entre ellos se coloc polvo de madera. Todo esto fue observado en un proyector lo cual mostr: un movimiento circular alrededor del imn en sentido de las manecillas del reloj al ser inducido el imn con carga positiva y la espira con carga negativa, y un movimiento contrario al cambiar la polaridad del voltaje. El siguiente anlisis se dio al conectar una fuente de voltaje a un motor generador de haz de electrones en un tubo de rayos catdicos. Al encender este equipo observamos el haz de electrones que cruzaban de un punto a otro dentro del tubo de rayos catdicos, luego se le acerc un imn y observamos el comportamiento del haz de electrones, el cual variaba en su direccin si se acercaba el imn con el polo norte ms prximo o el polo sur ms prximo.

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Lo que podemos decir de este comportamiento es que el haz de electrones desviaba su direccin hacia abajo o hacia arriba, tambin para atrs o para adelante. Segn los casos que se mencion anteriormente. Luego colocamos sobre la mesa de trabajo una lmina de acrlico sobre cada uno de los imanes como se muestra en el folleto. Rociamos limaduras de hierro casi uniformemente sobre el acrlico y observamos las lneas de campo magntico que se generaron en cada uno de los imanes dependiendo del polo que se ubic en la parte ms cercana al acrlico, uno contra uno y ambos del mismo signo juntos. Finalmente colocamos pernos de hierro y de cobre sobre la mesa y acercamos un imn para observar que el imn solo atrajo a los pernos de hierro, no as con los pernos de cobre que no tuvieron ningn efecto o su fuerza magntica tiende a cero alrededor de los pernos de cobre.

Introduccin: Magnetismo se llama a la propiedad que tienen algunas sustancias tale como la magnetita (xido ferroso frrico, Fe3O4), de atraer pequeos objetos de hierro, nquel, cobalto. El magnetismo fue conocido desde la poca de los griegos, por el ao 800 a.C., estas sustancias no atraen a pedazos de papel, corcho, plstico como lo hacen los cuerpos electrizados.

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Durante muchos aos los estudios de la electricidad y del magnetismo se realizaron separadamente, admitiendo que no exista relacin alguna entre ellos, hasta que en 1819 Hans Christian Oesterd (fsico dans, 1777-1815), observ que una brjula localizada en las cercanas de un conductor, giraba cada vez que por ste circulaba corriente elctrica. Divulgados los resultados de los experimentos de Oesterd, varios cientficos se lanzaron a probarlos y desarrollarlos, entre ellos Andr Marie Ampre (matemtico y fsico francs, 17751836), Michael Faraday (fsico y qumico ingls, 1791-1867), cuyas investigaciones demostraron que existe relacin ntima entre el magnetismo y la electricidad.

Imanes Un imn tiene dos polos, el norte y el sur. El polo norte es aquel extremo que apunta hacia el norte cuando el imn est suspendido libremente. Los polos distintos de dos imanes se atraen entre s, mientras que los polos iguales se repelen. Podemos imaginar que un campo magntico rodea a todo imn. La unidad del SI para el campo magntico es el tesla (T). Se dice que la fuerza que ejerce un imn sobre otro es una interaccin entre uno de ellos y el campo magntico producido por el otro.

Un campo magntico ejerce una fuerza sobre una corriente elctrica. Para un alambre recto de longitud l que lleva una corriente l, la magnitud de la fuerza es:

F IlBsen

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Donde es el ngulo entre el campo magntico de intensidad B y el alambre. La direccin de la fuerza es perpendicular al alambre y al campo magntico y est determinada por la regla de la mano derecha. Asimismo, un campo magntico ejerce una fuerza sobre una carga q que se mueve con velocidad v, cuya magnitud es:

F qvBsenDonde es el ngulo entre v y B. Si la direccin de F es perpendicular a las de v y B. La trayectoria de una partcula cargada que se mueve en direccin perpendicular a un campo magntico uniforme es una circunferencia. La fuerza que ejerce un campo magntico sobre un alambre portador de corriente es la base del funcionamiento de muchos aparatos, como medidores, motores y bocinas. En esta sesin de laboratorio realizaremos experimentos que evidencien esta relacin entre fuerzas ejercidas por el campo magntico sobre cargas elctricas en movimiento y torques ejercidos sobre una brjula por un campo magntico. Tambin detectaremos la distorsin del campo magntico causado por cuerpos de hierro. Un imn que puede girar en torno a un eje, como en la brjula que usted dispone, lo hace de tal forma que un polo siempre se dirige hacia el polo norte geogrfico, y generalmente se lo identifica pintndolo de color rojo. El polo opuesto se llama polo sur, se lo pinta de color verde. Las lneas de campo magntico nacen en el polo norte y terminan en el polo sur magntico. Esta propiedad de orientacin de los imanes, ha sido empleada desde tiempos muy remotos para construir brjulas empleadas en la navegacin; siendo los primeros en hacerlo los Chinos.

Clasificacin de los materiales: Desde el punto de vista del comportamiento magntico podemos clasificar los materiales en diamagnticos, paramagnticos y ferromagnticos. Todos los materiales excepto los ferromagnticos muestran efectos magnticos muy pequeos. Diamagnticos. Aunque todos los materiales presentan diamagnetismo, su efecto es tan dbil que en general se ve enmascarado por otros comportamientos magnticos. En el diamagnetismo, un campo magntico externo induce pequesimas corrientes microscpicas que tienden a debilitar el campo magntico

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Instituto de Ciencias FISICASexterno. Un material que tiene un comportamiento diamagntico es repelido por el campo magntico creado por corrientes.

Paramagnticos En estos materiales, los tomos o molculas tienen un momento dipolar magntico permanente, de forma que un campo magntico externo produce un par sobre ellos que tiende a alinearlos en la direccin del campo oponindose al desorden debido al movimiento trmico. Ferromagnticos El hierro, cobalto, nquel, etc. y algunos xidos de estos, son substancias ferromagnticas. La principal caracterstica es que pueden mostrar una magnetizacin permanente y sus efectos son mucho ms intensos que en el resto de los materiales. La explicacin fsica de cmo se produce es muy complicada y hay que recurrir a la fsica cuntica. Fuerza de Lorentz En la fsica , la de Lorentz la fuerza es la fuerza sobre una carga puntual , debido a los campos electromagnticos . Es dado por la siguiente ecuacin en trminos de la elctrica y los campos magnticos :

Para la realizacin de este experimento se utilizaron los siguientes materiales: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Imn en forma de herradura. Frasco de plstico que contiene algunos elementos. Varilla cuadrada de Fe. Frasco con limallas de Fe. Carrete de Ruhmkorff. Fuente de tensin regulable, 0,0V 15,0V. Tubo de rayos catdicos. Cuba electroltica. Imn cilndrico. Electrodos anulares de Cu. Interruptor un polo un borne. Sulfato de Cu, frasco. Agua, 100 cm3

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Grficos: Primera Observacin:

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Segunda Observacin:

Tercera Observacin:

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Cuarta Observacin:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL a) Fuerzas ejercidas por campos magnticos En primer lugar, en una muestra constituida por clavos de Hierro, pernos de Cobre de Aluminio, Pedazos de Corcho, acercamos el imn, para poder observar que objetos atrae y que objetos no atrae, identificando de que material son y qu tipo de material magntico son. Se acerc finalmente una varilla de Hierro, e identificamos su polaridad

b) Patrn del campo magnticoSe analiz las lneas de campo de los imanes rectos, herraduras y los redondos

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Instituto de Ciencias FISICASSe coloc un papel sobre los imanes y se colocaron limallas de Hierro para poder visualizar las lneas de campo, (las limallas son muy livianas es decir de poca inercia, fcilmente manipulables por el campo magnticos). Se anot la forma de las lneas de campo en el informe.

c) Fuerza magnticas sobre cargas elctricas en movimientoSe arm el tubo de rayos catdicos. Se acerc el imn al tubo de rayos catdicos en funcionamiento. Colocamos en distintas maneras el imn cuando est ce