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Revista Colombiana de Fsica, 12 de Septiembre de 2014.

Campos magneticosMagnetic field

Juan David Martn Barcel, Juan Diego Dumez Garca, Juse Luis Pereira Barn.Grupo de laboratorio de fsicaIII.

Facultad de Ciencias y humanidades.

Fundacion Universidad de America.

Resumen

En el presente Artculo se muestra una descripcin detallada del funcionamiento y

comportamiento de los campos magnticos; aqu se encotrar una breve Explicacion acercade los campos magnticos, tambien se encontrar los diferentes pasos realizados en lapractica de laboratorio; como la utilizacin de bobinas para generar un campo magnticoque afecte la orientacin de las brjulas, o la utilizacin de un balancn para poder explicarcomo se podra determinar la direccin de la fuerza electromagntica que afectaba a elalambre del balancn, tambien se encuentra una descripcin de las lneas de campoformadas por los imanes; adems se encuentra una descripcin de como se puededeterminar el campo magntico terrestre de manera experimental, utilizando una bobina ydeterminando el angulo de la brjula a medida que se aumenta la corriente I.Palabras claves:Bobina, Lineas de campo, Campo magntico terrestre.

AbstractIn this article a detailed description of the operation of magnetic fields and behav-treat-shown; Here is a brief explanation of the magnetic fields encotrar, also will find thedifferent steps performed in laboratory practice; as the use of coils to generate a magneticfield that affects the orientation of the compass, or the use of a seesaw to explain how youcould determine the direction of the electromagnetic force affecting wire swing, also is adescription field lines formed by the magnets; ade-more is a description of how one candetermine the Earth's magnetic field experimentally, using a coil and determining the angleof the compass to me-measure increases the current I.Keywords:Winding, Lines field, earth's magnetic field.

1. Metodologa

1. Campo Magntico : El campo magntico

es una propiedad de la naturaleza, cuyo

origen es debido a la propiedad de cargas

elctricas, se describe como un campo

vectorial cuyo papel es fundamental para lateora del electromagnetismo.El campo magntico lo podemos describir a

partir de la fuerza que este ejerce sobre una

carga que pueda ser a atrada por sus lneas

de orientacin. El fsico Raymond, A

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Serway et al describe algunas propiedades

que permiten describir esta fuerza:

La magnitud de la fuerza magntica

ejercida sobre la partcula es proporcional ala cargaqy a la rapidezvde dicha partcula Cuando una partcula con carga se

mueve paralela al vector de campo

magntico, la fuerza magntica que acta

sobre ella es igual a cero. Cuando el vector de velocidad de la

partcula forma un ngulo con el

campo magntico, la fuerza magntica

acta en direccin perpendicular tanto a

como a ; es perpendicular al plano

formado por y .

(figura 29.3a). La fuerza magntica ejercida sobre una

carga positiva tiene direccin opuesta a la

direccin de la fuerza magntica ejercida

sobre una carga negativa que se mueva en

la misma direccin (fi gura 29.3b). La magnitud de la fuerza magntica que

se ejerce sobre una partcula en

movimiento es proporcional a ,

donde es el ngulo que el vector de

velocidad de la partcula forma con la

direccin de .

(pg.810).

2. Clculo del campo magntico en distintoscuerpos.Magntico en un alambre conductor: Para

determinar el campo magntico de nalambre conductor, hay que tener encuenta que las lneas decampo magnticoalrededor de este alambre, llevan unacorriente elctrica, formando crculosconcntricos alrededor del alambre. La

direccin del campo magntico esperpendicular al cable y est en la direccinque apunta los dedos de la mano derecha siellos envolvieran el cable, con el pulgarsealando la direccin de lacorriente.

Campo magntico en un solenoide: Para calcular elcampo magntico en un solenoide, se puede utilizaruna bobina larga y recta de hilo elctrico, paragenerar uncampo magnticouniforme casi similar ala de unimn de barra.Tales bobinas, llamadassolenides, tienen una enorme cantidad deaplicaciones prcticas. El campo puede ser muyreforzado por la adicin de unncleo de hierro.Dichos ncleos son tpicos en loselectroimanes.

Campo magntico terrestre: La pginahttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmldescribe qu es y cmo se comporta el campomagntico de la Tierra:

Elcampo magnticode la Tierra es similar al de unimn de barrainclinado 11 grados respecto al eje derotacin de la Tierra. El problema con esa semejanzaes que latemperatura Curiedel hierro es de 700grados aproximadamente. El ncleo de la Tierra estms caliente que esa temperatura y por tanto no es

magntico. Entonces de dnde proviene su campomagntico? Los campos magnticos rodean a lascorrientes elctricas,de modo que se supone queesas corrientes elctricas circulantes, en el ncleofundido de la Tierra, son el origen del campomagntico. Unbucle de corrientegenera un camposimilar al de la Tierra. La magnitud del campomagntico medido en la superficie de la Tierra esalrededor de medioGauss.Las lneas de fuerzaentran en la Tierra por el hemisferio norte. Lamagnitud sobre la superficie de la Tierra vara en elrango de 0,3 a 0,6 Gauss. El campo magntico de la

Tierra se atribuye a unefecto dinamode circulacindecorriente elctrica, pero su direccin no esconstante.Muestras de rocas de diferentes edadesen lugares similares tienen diferentes direcciones demagnetizacin permanente. Se han informado deevidencias de 171 reversiones del campo magntico,durante los ltimos 71 millones aos.

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http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elecur.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c4http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c5http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/ferro.html#c3http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/ferro.html#c3http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magcur.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/curloo.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c3http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.html#c2http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elecur.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c4http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c5http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/ferro.html#c3http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magcur.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/curloo.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html#c3http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.html#c2

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Aunque los detalles del efecto dinamo no seconocen, la rotacin de la Tierra desempea unpapel en la generacin de las corrientes que sesuponen que son la fuente del campo magntico. Lanave espacialMariner 2descubri queVenusno

tiene un campo magntico, aunque su contenido deun ncleo de hierro debe ser similar al de la Tierra.El perodo de rotacin de Venus de 243 das de laTierra, es demasiado lento para producir el efectodinamo.

La interaccin del campo magntico terrestre con laspartculas delviento solarcrea las condiciones paralos fenmenos deaurorascerca de los polos

El polo norte de la aguja de una brjula es un polonorte magntico. Es atraido por el polo norte

geogrfico que es un polo sur magntico (polosopuestos se atraen).

En la figura 1 se un diagrama de flujo querepresenta los pasos que se siguieron en la practica.

Figura 1 diagrama de flujo de la prctica.

2. Anlisis

El Anlisis de este laboratorio procede de lassiguientes dos partes: la primera que es el analiziscualitativo y la segunda que es el analisiscuantitativo. En el analizis cualitativo se describiren las primeras tres partes del laboratorio y elanlisis cuantitativo se mostrar los resultados

obtenidos en el laboratorio.Analisis cualitativo

Lineas de campo magntico

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http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/mariner.html#c2http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/venus.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/solwin.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/atmos/aurora.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/mariner.html#c2http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/venus.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solar/solwin.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/atmos/aurora.html#c1

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Lineas de campo entre dospolos de signos distintos.

Lineas de campo para polos de signos iguales.

Al momento de conectar la bobina a la fuente decorriente directa se aplico la regla de la manoderecha para para conocer la direccin del campomagntico producido por esta cuando el polopositivo estaba conectado en el exremo izquierdo dela bobina y el polo negativo estaba conectado al ladoderecho la regla de la mano derecha indic que elcampo magntico estaba orientado hacia la derechalo que se pudo comprobar observando el

movimiento de la aguja de la brjula que se orientohacia el lado derecho.Cuando el polo positivo estaba conectado en el ladoderecho de la bobina, y el negativo estaba conectadoen el lado izquierdo de la bobina la regla de la manoderecha ndico que la orientaion del campomagntico producido por la bobina tenia unaorientacin hacia la izquierda lo que se pudocomprobar observando el movimiento de la aguja dela brjula que se oriento hacia el lado izquierdo.Cuando se introduce el nucleo de hierro en la

bobina el campo magntico producido por esaaumenta su fuerza hacendo que la aguja de la

brjula de un jiro de 360 grados de manera muyrpida hasta que la aguja se estabilisa en laorientacin del campo ya sea hacia la derecha ohacia la izquierda.En el montaje del balancn se pudo determinar ladireccin del campo utilizando la regla de la mando

derecha; cuando se conectaba el polo postibo al ladoizquierdo del balancn y el polo negativo al ladoderecho del balancn el campo magntico se dirigahacia el frente lo que se pudo comprobar con elmovimiento expresado por el balancn.Cuando se cambia la orientacin de los polos sepudo determinar que el campo magntico seorinetara hacia la parte de trasera; lo que se pudocomprobar obserbando el movimiento del balancn.El valor de la intensidad del campo magnticoterrestre vara entre los 30.000 nano Tesla en elEcuador y 60.000 nano Tesla en los polos de laTierra.Sgnhttp://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdf,el ngulo que forma el campo

magntico terrestre en la localidad, es de 336-Analisis cuantitativo

En esta parte se fue aumentando la corrientesuministrada a la bobina y se tomaron los diferentesangulos que tomaba la aguja de la brjula; estosdatos se encuentran en la tabla 1.Las operaciones realizadas para realizar la grafica 1fueron.

Se esperaba que b fuese igual a 1 por lo que el errorexperimental con respecto a b fue de:

Para a, se tena que:

Donde N =12 !ueltas, "=#,#2m, $ = %

&

'ntonces, el error (allando a, fue de

'ste error tan alto se de!io a que la corriente que

mostraba la fuente no era exacto adem)s* esta el

error (umano que puede que (a$a cambiado un

poco el angulo real que mostraba la br+ula

3. Concluciones

Se logro identificar de manera adecuada losprincipales fenmenos electromagnticos y seencontraron diferentes aplicaciones importantes.

%

http://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdfhttp://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdfhttp://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdfhttp://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdfhttp://www.sogeocol.edu.co/documentos/var_cam_mag.pdf

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Se pudo identificar el campo magntico en losimanes y se reprecento de maera eficiente las lneasde campo magntico.Se logr analizar el campo magntico producido por

una corriente elctrica que pasa por un alambreconductor.Se pudo estudiar e identificar de manera exitosa elcampo magntico produciodo por una bobina oselenoide.Se comprob con xito la existencia de la fuerzaelectromagntica, sus caractersticas y algunas desus aplicaciones.

4. Bibliografia

Serway, Raymond A. Fsica para ciencias eingenieras. Mxico, Cengage Learning Editores,2008, vol 2.

Sears, Semansky. Fsica universitaria. Mxico,Pearson educacion, 2009.

Tabla 1

ngulo (grados) Intensidad (A) Tangente del ngulo Bh

10 0,1 0,648360827 0,0015

20 0,2 2,237160944 0,0009

30 0,26 -6,405331197 -0,0004

40 0,32 -1,117214931 -0,002850 0,37 -0,271900612 -0,0132

60 0,41 0,320040389 0,0124

70 0,48 1,221959918 0,0038

80 0,53 9,003654946 0,0006

85 0,57 0,178870172 0,0309

90 0,6 -1,995200412 -0,0029

BhPROMEDIO -----------> 0,0031

-

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Grafica 1 intensidad Vs angulo