Informe N°10-Campo magnético de un imán PDF

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Practica N°10...

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL REPORTE DE LABORATORIO DE FÍSICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN Práctica N° 10 Integrantes: 1. Cuba Velasquez, Monserrat Priscila 2. Holguino Quispe, Ernesto Victor 3. Llamoca Quino, Luis Fernando 4. Taipe Gutierrez, Yuliana Alejandra 5. Taquima Lupo, Sandra Martiza Número de Grupo: “05” Horario: Día: Viernes

Hora: 09:00-11:00 am

PRÁCTICA 10 – FISICA II CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN

A.Competencias Experimenta las distintas configuraciones de las líneas de campo magnético producido por un imán de barra. Determina la relación que existe entre el campo magnético y la distancia medida con respecto al imán de barra respetando las normas establecidas con responsabilidad y seguridad.

B. Fundamentación teórica El campo magnético es un campo vectorial, donde se observa el efecto de fuerzas magnéticas, es una cantidad vectorial asociada con cada punto del espacio. En cualquier posición, la dirección del campo magnético es la que tiende a apuntar el polo norte de la aguja imantada denominada brújula. Antes de que se entendiera la relación que había entre las interacciones magnéticas y las cargas en movimiento, las interacciones de los imanes permanentes y las agujas de las brújulas se describían en términos de polos magnéticos. Si un imán permanente en forma de barra, o imán de barra, tiene libertad para girar, uno de sus extremos señalará al norte geográfico. Este extremo se llama polo norte o polo N; el otro extremo es el polo sur o polo S. Los polos magnéticos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. Imagen 1 Atracción de polos magnéticos

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Un objeto que contenga hierro, pero no esté magnetizado (es decir, que no tenga tendencia a señalar al norte o al sur) será atraído por cualquiera de los polos de un imán permanente. Imagen 2 Clavo en presencia de un iman

Cualquiera de los polos de un imán de barra atrae a un objeto no magnetizado que contenga hierro, como un clavo. Imagen 3 Ejemplo en la vida real

La Tierra misma es un imán. Su polo norte geográfico está cerca del polo sur magnético, lo cual es la razón por la que el polo norte de la aguja de una brújula señala al norte terrestre. El eje magnético de nuestro planeta no es del todo paralelo a su eje geográfico (el eje de rotación), así que la lectura de una brújula se desvía un poco del norte geográfico. Tal desviación, que varía con la ubicación, se llama declinación magnética o variación magnética. Asimismo, el campo magnético no es horizontal en la mayoría de los puntos de la superficie terrestre; su ángulo hacia arriba o hacia abajo se denomina inclinación magnética. En los polos magnéticos, el campo magnético es vertical.

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Imagen 4 Campos magnéticos en el planeta tierra

C.Materiales Computadora con acceso a internet Regla de plástico (no de metal) Calculadora

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Esquema

D.Procedimiento experimental Ingrese al simulador https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/faraday/latest/faraday.html?simulation=ma gnet-and-compass&locale=es_PE Desactive todas las opciones del cuadro que se encuentran en la parte superior derecha. 1. Ponga la fuerza magnética al 100%.

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2. Active, mostrar campo y mostrar brújula.

3. ¿Cómo se comportan las líneas de campo magnético? Podemos observar como las líneas de campo van del polo sur al polo norte y viceversa, lo cual se podrá apreciar mejor con una brújula en los siguientes ejercicios.

4. Mueva la brújula a diferentes puntos, observe las diferentes direcciones que indica la brújula y escriba lo que observa. Podemos observar como la aguja norte de la brújula apunta hacia la parte sur de nuestro imán, debido a que el norte se siente atraído por la parte sur del imán.

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PRÁCTICA 10 – FISICA II CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN Observamos como la aguja sur de nuestra brujula se siente atraida por el norte de nuestro iman.

En conclusión. Podemos ver como nuestro imán se comporta de la misma forma que lo hacen nuestras líneas de campo magnético.

5. Active, ver el interior del imán, ¿qué observa? ¿Es posible explicar cómo es que el imán siempre presenta dos polos magnéticos? Si, porque si no presentaran dos polos, no se formarían los campos magnéticos y por tanto al no haber fuerzas de atracción dejaría de ser un imán. Ya que no atraería nada. Además, como sabemos el polo norte es considerado como un polo positivo (+), que se siente atraído hacia el sur, negativo (-). Sino existiera cualquiera de los dos no podría tener esta propiedad. Por ellos es que observamos incluso la presencia de campo magnético dentro del imán.

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6. Desactive ver el interior del imán y active mostrar planeta tierra, mueva la brújula en las regiones próximas a la línea ecuatorial y en regiones cerca a los polos geográficos. Describa la orientación de la brújula. Al igual que en un imán, la tierra tiene un polo sur y polo norte que actúan de la misma forma del imán, sin embargo, el polo norte o sur magnético no están necesariamente en sus polos respectivos. Porque el polo norte magnético esta en el polo sur del planeta y el polo norte magnético esta en polo norte de la tierra. Por lo cual la brújula si se sitúa en el polo norte sur (polo norte magnético), la flecha sur (magnetizada) apuntara hacia el norte magnetico.

Pasa lo contrario si nos situamos en el polo norte (sur magnético). Nuestra flecha norte (no magnetizada) apuntara en dirección al sur magnetico

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7. Desactive mostrar brújula y desactive la opción mostrar planeta tierra.

8. Ubique el imán de barra hacia el lado izquierdo.

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9. Active, mostrar medidor de campo. Vamos a usar las líneas de campo magnético que salen horizontalmente del polo norte (polo N). Use una regla de plástico (no va a usar regla de metal) para tomar medidas.

10. Coloque la regla de plástico sobre la pantalla y busque valores del campo magnético B, de las componentes 𝑩𝒙 , 𝑩𝒚 y el ángulo que forma con la horizontal, registre los valores en la Tabla 1.

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Tabla 1 Obtencion de datos r (cm) 1.5 3 4.5 6 7.5 9

Bx (G) 22.10 3.70 1.33 0.64 0.36 0.23

By (G) 0.48 -0.04 0.01 0 0 0

B (G) 22.10 3.70 1.33 0.64 0.36 0.23

𝜽 (°) 1.25 -0.61 0.41 -0.03 0 0

10.5

0.15

0

0.15

0

12

0.11

0

0.11

0

E. Análisis de datos 1. Utilizando los datos de la Tabla 1, realice la conversión de los datos a unidades del Sistema Internacional y registre los valores en la Tabla 2. Como sabemos 𝟏𝑮 = 𝟏𝟎−𝟒𝑻 Tabla 2 Conversión de datos r (cm) 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12

B (G) 22.10 3.70 1.33 0.64 0.36 0.23 0.15 0.11

B (T) 0.00221 0.00037 0.000133 0.000064 0.000036 0.000023 0.000015 0.000011

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2. Utilizando los datos de la Tabla 2, grafique la magnitud del campo magnético B(T) en función de la distancia r(cm).

Comentario: Observamos una curva de comportamiento indirectamente proporcional. Porque a medida que aumentamos la distancia (r), nuestro campo magnético va disminuyendo.

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3. Establezca la Tabla 3. Halle el inverso de la resistencia 1/r. Tabla 3 Nuevos datos obtenidos r (cm) 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12

𝟏 (𝒄𝒎−𝟏 ) 𝒓 0.67 0.33 0.22 0.17 0.13 0.11 0.09 0.08

B (T) 0.00221 0.00037 0.000133 0.000064 0.000036 0.000023 0.000015 0.000011

4. Grafique el campo magnético B(T) en función del inverso de la distancia 1/r

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Comentario: Observamos una curva indirectamente proporcional. A razón que que la distancia es mayor, el inverso es menor y por lo cual la curva la curva parece tener un comportamiento ascendente, pero es lo contrario. Ya que la curva va de arriba hacia abajo disminuyendo.

5. ¿Qué le sugiere la gráfica 2? Se puede observar que la gráfica es creciente. Si la distancia es menor, su inversa será mayor por lo tanto el campo magnético será mayor. Con lo cual esta bastante claro la proporcionalidad indirecta entre el campo magnético y la distancia.

F. Conclusiones La dirección del campo magnético está dada por sus líneas que parten del polo norte del imán hacia el sur del mismo. El imán tiene su propio campo eléctrico interior, que va del mismo sentido que el exterior, del polo norte al polo sur. Los polos magnéticos terrestres no son necesariamente respectivos a sus polos normales, porque el polo magnético norte esta situado en el polo sur y el polo sur magnético esta situado en el polo norte. El campo magnético B es inversamente proporcional a la distancia con que se aleja del cuerpo imantado; es decir, a mayor distancia que estemos de un imán menor será el campo magnético que se registre. o Generalizando: 𝐵 × 𝑟 = 𝑘 ; donde k es una constante de proporcionalidad.

La brújula al ser un cuerpo magnetizado, por tanto, tener un polo sur y norte, es afectado por el campo magnético de la tierra de esta manera haciendo que su que giren en sentido de las líneas del campo del planeta, por ello es que la brújula se alinea de cierta manera con el eje geográfico de la tierra debido a que entre el eje magnético y el eje geográfico hay una desviación.

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BIBLIOGRAFÍA ❏ Raymond A. Serway y John W. Jewett (2008) Física para ciencias e ingeniería, Volumen 2. Séptima edición., Jr. Presidente de Cengage Learning. ❏ YOUNG, HUGH D. y ROGER A. FREEDMAN. Física universitaria, con física moderna volumen 2. Decimosegunda edición. ❏ https://www.elespanol.com/como/usar-brujula-orientacion/360714529_0.html ❏ https://sites.google.com/a/colegiocisneros.edu.co/fisica10y11/home/eventoselectromagneticos/magnetismo

H. Cuestionario final 1. ¿En qué lugar la brújula se alinea en dirección perpendicular a la superficie terrestre? ¿En qué lugar la brújula se alinea en dirección paralela a la superficie terrestre? ¿Por qué? a) ¿En qué lugar la brújula se alinea en dirección perpendicular a la superficie terrestre? ¿Por qué?

Rpta: En teoría debería alinearse en los polos magnéticos; debido a las líneas del campo magnético.

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PRÁCTICA 10 – FISICA II CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN b) ¿En qué lugar la brújula se alinea en dirección paralela a la superficie terrestre?

Rpta: Es paralela a la altura del Ecuador; la brújula se alinea con las líneas del campo magnético el cual en el Ecuador se comportan de manera paralela a la Tierra.

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2. Descargue en su celular una aplicación que permita usar una brújula. Tome fotos de la brújula apuntando al norte, al este y a alguna dirección arbitraria. Cada foto debe mostrar una hoja con los nombres de los integrantes del grupo. APUNTANDO AL NORTE:

APUNTANDO AL ESTE:

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PRÁCTICA 10 – FISICA II CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN APUNTANDO AL SUR:

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