ELECTROMAGNETISMO OBJETIVOS:
Al final de esta práctica el alumno será capaz de:
Reconocer semejanzas y diferencias entre una fuerza eléctrica y una fuerza magnética. Describir la interacción entre polos magnéticos.
Dibujar las líneas de campo de un imán.
Generar campos magnéticos y corrientes eléctricas
INSTRUCCIONES:
Antes de llevar a cabo las actividades de cada uno de los experimentos, debes realizar las
predicciones. Estas no serán evaluadas, pero es indispensable que para contestarlas recurras a todos los conocimientos que has adquirido a lo largo del curso. Es importante que también anotes tus observaciones, auxiliándote, cuando sea necesario, de dibujos o esquemas.
En todo lo que escribas es indispensable que seas claro y lleves una relación lógica en tu redacción. Tanto en las predicciones como en las observaciones y en las respuestas a otras preguntas, explica tu razonamiento.
EXPERIMENTO 1. CARGAS ELÉCTRICAS Y POLOS MAGNÉTICOS.
Para realizar este experimento, requieres el siguiente material y equipo * Varilla de vidrio y un pedazo de seda
* Varilla de plástico y un pedazo piel de conejo * Soporte universal con varilla y nuez
* Dos esferitas de unicel con hilo (una de ellas cubierta con aluminio) * Dos imanes de barra
* Varios clips para papel
PREDICCIONES
¿Qué ocurre con un objeto no cargado al estar cerca de un objeto con carga eléctrica?
¿Qué ocurre con un objeto cargado al estar cerca de otro objeto con carga eléctrica?
¿Qué ocurre con un objeto no cargado al estar cerca del polo de un imán?
¿Qué ocurre con un objeto cargado al estar cerca del polo de un imán? 5. ¿Alguna de las preguntas anteriores depende del material de los objetos?
ACTIVIDADES
l. Cuelga las esferitas de unicel de la varilla. Asegúrate que estén separadas.
2. Con ayuda de la seda carga la varilla de vidrio. Acércala a cada una de las esferitas sin tocarlas. 3. Repite el experimento anterior pero ahora utilizando la varilla de plástico, cargada previamente con
ayuda del pedazo de piel
4. Con ayuda de alguna de las varillas coloca carga del mismo signo en cada una de las esferitas colgantes.
Repite los experimentos 2 y 3
Descarga cada esferita colgante y asegúrate de que estén en reposo. Acerca uno de los polos del imán a las esferitas. ¿Es diferente el comportamiento de las esferitas dependiendo de si el polo que acercas es norte o sur?
Vuelve a cargar las esferitas con carga de algún signo. Acerca uno de los polos del imán a las esferitas. ¿Es diferente el comportamiento de las esferitas dependiendo de si el polo que acercas es norte o sur?
Acerca un polo del imán a un clip para papel. Repite el experimento pero ahora para el polo opuesto. ¿Es diferente el efecto sobre el clip?
Elige alguno de los polos del imán y acerca un clip a él. Este se quedará adherido al imán, por lo cual lo podrás manipular sin siquiera tocarlo. Haciéndolo así, acerca este clip a otro que previamente hayas colocado sobre la mesa. ¿Qué ocurre con el resto de los clips?
CUESTIONARIO
l. ¿Cuándo experimenta un objeto una fuerza eléctrica? ¿Es necesario que el objeto esté previamente
cargado?.
2.¿Un objeto que es conductor puede experimentar una fuerza eléctrica? ¿Y un objeto que es aislante?
¿Depende del signo de la carga que se le acerca?
3.¿De qué depende el que un objeto experimente una fuerza magnética? ¿De los polos del imán? ¿De que este cargado o no? ¿De si es conductor o aislante? ¿De alguna otra propiedad?
EXPERIMENTO 2. POLARIDAD Y LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO.
* Limaduras de hierro dentro de un bulbo * Dos imanes de barra
PREDICCIONES
l. ¿Cómo identificas entre el polo norte y el polo sur de un imán?
2 ¿Cuál es el efecto sobre un polo magnético al acercar otro polo del mismo tipo? ¿Este efecto depende de la distancia entre ellos?
3. ¿Cuál es el efecto sobre un polo magnético al acercar otro polo de distinto tipo? ¿Este efecto depende de la distancia entre ellos?
4. Al igual que el campo eléctrico, el campo magnético se representa con líneas de campo. Haz un esquema de las líneas de campo magnético de un imán.
ACTIVIDADES
Discute con tus compañeros y decidan los experimentos que deben realizar para contestar las predicciones 1, 2 Y 3. Describe cada uno de ellos a continuación. 1
El fierro es un material susceptible de experimentar fuerzas magnéticas, de tal forma que si se le deja en libertad de movimiento, dentro de un campo magnético, se alineará a lo largo de las líneas de campo. Para distribuir uniformemente las limaduras dentro del bulbo, agítalo vigorosamente.
Acércale un imán de barra y observa que ocurre con la alineación de las limaduras.
CUESTIONARIO.
Describe la interacción entre polos magnéticos y cómo esta depende de la distancia.
¿Cómo son las líneas de campo magnético en la parte exterior de un imán? ¿Cómo son las líneas de campo magnético en la parte interior de un imán? ¿Cómo varían si nos alejamos del imán? ¿Y si nos acercamos?
EXPERIMENTO 3. FUERZA MAGNÉTICA.
Para este experimento necesitarás lo siguiente: *Dos imanes de barra pequeños
*Un osciloscopio
*Un pedazo de unicel (o alguna otro objeto sobre el cual fijar los imanes) y cinta adhesiva
PREDICCIONES
1. Investiga y discute con tus compañeros cómo se producen las imágenes en un aparato de televisión.
2. ¿Cómo es la dirección de las fuerzas magnéticas en relación a la dirección de los campos magnéticos?
ACTIVIDADES
NOTA IMPORTANTE: En este experimento asegúrate de no utilizar imanes potentes pues puedes llegar a dañar permanentemente el equipo.
l. Pide a tu profesor que te despliegue en el osciloscopio un solo punto en la pantalla. Esto se logra cuando no hay variación en el eje horizontal (temporal). ¿En que dirección se mueven los electrones?
2. Coloca dos imanes de barra paralelos entre sí de tal forma que los polos opuestos queden juntos. Coloca entre ellos un pedazo de unicel y sujétalos a él con ayuda de cinta adhesiva.
3. Determina la dirección de las líneas de campo en la zona encerrada por el óvalo. Describe el procedimiento que seguiste para ello.
4. Acerca este lado del arreglo de imanes a la pantalla, de tal forma que queden perpendiculares a esta. Observa el comportamiento del haz de electrones y representa su desplazamiento en los siguientes esquemas. Haz las siguientes variaciones. (Los esquemas son vistas frontales de la pantalla). S S N Unicel N
S N N S Pantalla Pantall S N
N
S Pantalla Pantalla5. Sobre cada uno de los esquemas anteriores dibuja también la dirección de las líneas de campo producidas por el arreglo de imanes, así como la dirección del desplazamiento del haz de electrones. ¿Cómo se comparan estas direcciones?
6. Compara tus observaciones en la actividad 4 con las que realizaste en el experimento 1 actividad 4. ¿Cuál es la diferencia entre ellas? ¿y las semejanzas?
CUESTIONARIO.
l. ¿Cuándo experimenta un objeto una fuerza magnética?
2.¿Cómo es la dirección de las fuerzas magnéticas en relación a la dirección de los campos magnéticos?
EXPERIMENTO 4. CAMPOS MAGNETICOS y CORRIENTE ELECTRICA.
Para efectuar el siguiente experimento, necesitarás: * Dos brújulas
* Fuente de voltaje directo * Solenoide con base acrílica * Dos cables caimán-banana
PREDICCIÓN
l. ¿Cómo puedes detectar la presencia de un campo magnético en cierta región del espacio? 2. Los imanes producen campos magnéticos a su alrededor. ¿Existe algún otro método para generar campos magnéticos? (no, ¿por qué?; si, ¿cómo?)
ACTIVIDADES
NOTA IMPORTANTE: Antes de encender la fuente de voltaje asegúrate de que las perillas estén completamente hacia la izquierda (voltaje cero). Además, realiza tus observaciones rápidamente (en un lapso no mayor a tres minutos), ya que la fuente puede sobrecalentarse y podrías dañar el aparato. En caso de querer repetir el experimento, deja enfriar la fuente antes de repetirlo.
1. Coloca una brújula dentro del solenoide. ¿En qué dirección apunta? . Has un dibujo
Con ayuda de los caimanes conecta la fuente a los extremos del solenoide. Enciende la fuente y lentamente incrementa el voltaje. ¿Qué efecto observas en la brújula?
Cuidadosamente desplaza la brújula dentro del solenoide. ¿Cambia la dirección de la brújula?
4. Con ayuda de la segunda brújula investiga los efectos alrededor del solenoide. 5. Al terminar, apaga inmediatamente la fuente.
CUESTIONARIO.
¿Cómo podemos generar un campo magnético sin la ayuda de un imán? ¿Qué factores intervienen?
¿Cómo es el campo magnético de un solenoide por el que circula una corriente? Has un esquema.
EXPERIMENTO 5. CAMPOS MAGNÉTICOS Y CORRIENTE ELÉCTRICA (Cont.)
En esta parte de la práctica, necesitarás:
* Amperímetro de 1 mA (preferentemente con escala tanto positiva como negativa) *Bobina de 1800/3600 vueltas o dos bobinas con diferente número de vueltas * Dos cables banana-banana
* Dos imanes de barra
PREDICCIONES
¿Es posible generar una corriente eléctrica en un conductor sin la ayuda de una pila, batería o fuente de voltaje? (no, ¿por qué?; si, ¿cómo?)
ACTIVIDADES
1. Con ayuda de los cables banana-banana conecta el amperímetro a la bobina con mayor número de vueltas. Introduce lentamente el imán en el centro de la bobina y déjalo en reposo. En este momento, ¿qué corriente circula por la bobina?
2. Retira lentamente el imán al tiempo que observas lo que registra el amperímetro. Repite tu observación, pero ahora introduciendo el imán. (Trata de mantener velocidades aproximadamente iguales).
3. Cambia la polaridad con la que la bobina está conectada al amperímetro y repite el experimento anterior. (Esto no será necesario en caso de contar con un amperímetro capaz de registrar tanto corrientes positivas como negativas).
Repite cuidadosamente las actividades 2 y 3 pero introduciendo rápidamente el imán dentro de la bobina. ¿Qué cambios observas?
5. Disminuye el número de vueltas a las cuales está conectado el amperímetro y repite las actividades anteriores. Compara la intensidad de la corriente registrada por el amperímetro.
CUESTIONARIO.
¿Como podemos generar una corriente eléctrica en un conductor sin la ayuda de una pila, batería o fuente de voltaje?
¿Cómo puedes cambiar la dirección en la que circula dicha corriente?
¿Cómo puedes incrementar la corriente que circula a través del conductor?
