Práctica Magnetismo - Informe de laboratorio, contiene: Introducción, objetivos, marco teórico, parte PDF

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Informe de laboratorio, contiene:
Introducción, objetivos, marco teórico, parte practica y conclusiones.
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Alumna y Número de Cuenta: Emely Yisel Banegas Suazo

20172000958

Nombre de la Clase Biofísica

Catedrático y Sección de la Clase: Walter Fuentes

1100

Instructor y Sección de Laboratorio: Jesús Torres

viernes 1300

Nombre de la Práctica: 5.0 Magnetismo

Fecha: 26/03/18

RESUMEN El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay dos tipos de imanes y estos se dividen en partes que son sus polos. También tiene algunas propiedades que serán explicadas después. Se sabe que una carga en movimiento crea un campo magnético. Para la parte práctica de este reporte se utiliza un simulador en el cual se pueden observar dos opciones, una barra imantada y un electroimán. Se centra en preguntas que requieren análisis, por ejemplo, como la corriente afecta el flujo de carga del electroimán o acerca de las líneas de campo las cuales salen del Polo Norte y entran por el Polo Sur. Finalmente, se debe ver un video acerca de la espectrometría de masas, como esta funciona, cuales son sus partes y las aplicaciones que tiene en el campo de la medicina.

INTRODUCCION En esta practica se empieza hablando sobre información general acerca del magnetismo, ya después se centra en el electromagnetismo. El cual es nuestro tema de interés. Fue el físico danés Hans Christian Oersted quien descubrió que existe una estrecha relación entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor. El simulador permite que podamos responder las diferentes preguntas planteadas por medio de la observación, ver cómo cambia la dirección de las líneas del campo, etc. El video enlazada se centra en un estudio un poco general del espectrómetro de masas, conocer la función de este, las partes que lo conforman, entre otras cosas.

OBJETIVOS Comprender el funcionamiento del espectrómetro de masas. Por medio del simulador: Analizar como el flujo de la corriente a través de un conductor es capaz de producir un campo magnético. Comprender la dirección de las líneas de campo magnético dependiendo de la diferencia de potencial que se le aplica al conductor.

MARCO TEÓRICO

El termino magnetismo se utiliza para describir las fuerzas de atracción y de repulsión entre diferentes materiales, como el hierro, níquel o el cobalto. Es importante mencionar que el único imán natural que existe proviene de un mineral llamando magnetita. Los imanes presentan las propiedades de magnetismo. Los imanes pueden ser naturales o artificiales. Otra clasificación seria que pueden ser temporales o permanentes. Los imanes que son creados por el hombre cuando son sometidos a altas temperaturas pueden llegar a perder su magnetización. Los imanes tienen centros de fuerza llamados polos y se ubican cerca de cada uno de sus extremos. Estos polos son: Polo Norte y Polo Sur.

La Ley de Fuerza entre Polos o Ley de los Polos establece que: Los polos magnéticos iguales se repelen, y los polos magnéticos diferentes se atraen. Otra característica es que, si el imán se rompe, no va a quedar solo un polo en cada lado, sino que se va a volver a formar cada 8uno con su propio conjunto de polos norte y sur. Un campo magnético puede ejercer una fuerza sobre una partícula eléctricamente cargada en movimiento. La expresión para calcular esta fuerza es: 𝐹 = 𝐼𝐿𝐵 I: corriente eléctrica L: longitud B: campo magnético

Esta expresión es válida cuando la corriente eléctrica y el campo magnético son perpendiculares. Cuando existe un campo magnético cerca de un conductor largo y recto con corriente, tenemos la siguiente expresión:

𝐵=

𝜇0 𝐼 2𝜋𝑑

𝜇0 : permeabilidad magnética del espacio libre (4𝜋x10−7 𝑇 ∗ 𝑚/𝐴) d: distancia del conductor al campo magnético

El campo magnético creado por una espira por la que circula corriente eléctrica aumenta al incrementar la intensidad de la corriente eléctrica. 𝐵=

𝜇0 𝑁𝐼 2𝑟

N: número de espiras r: radio de la espira

El campo magnético creado por un solenoide se incrementa al elevar la intensidad de la corriente, al aumentar el número de espiras y al introducir un trozo de hierro en el interior de la bobina (electroimán). 𝐵=

𝜇0 𝑁𝐼 𝐿

L: longitud del solenoide

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

•

Descargar y ejecutar el simulador propuesto para responder las siguientes preguntas.

•

Observar el video de espectrometría de masas.

CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

1. Para la simulación con el electroimán explicar que sucede cuando se cambia de posición el selector de la batería. Al cambiar de posición el selector de la batería, el Polo Norte de la brújula se va a sentir atraída hacia la dirección de la carga en movimiento. Al mantener la corriente a un voltaje mayor, en este caso, a 10V el flujo de la carga viaja más rápido. En cambio, si el voltaje disminuye la brújula va a cambiar su dirección hacia el sur, el flujo ira en sentido contrario. También se puede observar que las líneas de campo se alinean.

2. Una brújula calibrada en el campo magnético de la tierra se coloca cerca del extremo de un imán recto permanente y apunta alejándose del extremo del imán. Se concluye que este extremo del imán: c) No es posible concluir algo acerca de las propiedades magnéticas del imán permanente.

3. Si se ve directamente hacia abajo sobre el polo sur de un imán recto, el campo magnético apunta: c) Alejándose del observador

4. Se tienen dos imanes rectos idénticos, uno de los cuales es permanente y el otro no está magnetizado. ¿Cómo se podría distinguir uno de otro, usando sólo los dos imanes? Como se ha estudiado anteriormente, se sabe que cuando los polos son igual estos van a alejarse o sea que van a sufrir un efecto de repulsión y cuando los polos son distintos se van a acercar o sea se van a atraer. Entonces se ubican los dos imanes rectos formando una T. Si hay una atracción entre ambas, la varilla que toca con uno de sus extremos el centro de la otra es el imán permanente. De lo contrario es la que no está magnetizada. Esto sucede porque el centro del imán permanente es magnéticamente neutro.

5. La dirección de cualquier campo magnético se toma en la dirección en que apunta una brújula calibrada con la Tierra. Explique por qué esto significa

que las líneas de campo magnético deben partir del polo norte de un imán recto permanente y entrar en su polo sur. Las líneas de campo magnético siempre regresan, estas no se pierden en el espacio. Las líneas del campo magnético entran por el polo norte y entran por el polo sur. Cuando nos referimos a Polo Norte Magnético, en la brújula este representa en realidad el polo sur y viceversa. Por el polo norte salen dichas líneas de campo, al poner la brújula, el lado sur por ser opuesto es el que se alinea con el polo norte, provocando que el lado norte de la brújula apunte al otro lado. Luego, al colocar la brújula en el polo sur, el lado sur sufre un efecto de repulsión, por ser iguales o sea que el lado norte es el que se siente atraído por el polo sur. Así es como se indica la dirección de las líneas de campo.

6. ¿Qué pasa, si en la parte de electroimán reducimos el número de vueltas del solenoide? Explique su respuesta. El campo magnético creado por un solenoide se incrementa al elevar la intensidad de la corriente, al aumentar el número de espiras y al introducir un trozo de hierro en el interior de la bobina (electroimán) y esto se comprueba por medio de la fórmula: 𝐵=

𝜇0 𝑁𝐼 𝐿

donde N indica el número de vueltas del solenoide.

PREGUNTAS

7. ¿Qué es el espectrómetro de masas y para qué sirve? Es una técnica que nos ayuda a separar átomos, isotopos e incluso fragmentos de moléculas basándonos en su masa. Se puede modificar la teoría de Dalton mediante la identificación de isotopos por medio del cual se calcula una masa atómica promedio. También sirve para analizar átomos individuales, identificar cuales son los átomos presentes en una muestra o incluso se pueden romper grandes macromoléculas y analizar sus fragmentos.

8. ¿Qué son los isotopos? Mismo elemento con diferente número de neutrones, cambiando la masa de dicho elemento.

9. ¿Cuáles son las tres partes en qué consiste un espectrómetro de masas y mencionar cuales son los procesos que ocurren en ellos? Las partes son: Ionizador, Analizador de Masas y Detector. Ionizador: Tiene que estar completamente vacío, se deben quitar todas las partículas de gas que haya dentro del espectrómetro porque de lo contrario este no funcionara. Luego se coloca la muestra (solido, liquido o gas) y esta se golpea con electrones provenientes de tubos catódicos para que estos se muevan a través de la muestra y así crear iones positivos. Analizador de Masas: Esta compuesto por dos partes, un campo eléctrico negativo y un imán que direcciona circularmente el desplazamiento de los iones y es aquí donde se identifica la masa de estos. Detector: Consiste de un multiplicador de electrones donde estos chocan en las diferentes placas hasta emitir una señal que debe ser amplificada o enviada a una computadora.

10. ¿Para qué se calibra el espectrómetro de masas? Se debe calibrar para poder equilibrar la fuerza del electroimán para que iones pueden entrar al detector.

11. Mencionar aplicaciones de la espectrometría de masas en la medicina. • • • •

En macromoléculas como la mioglobina se puede analizar con el espectrómetro para poder saber que aminoácidos contiene. Genera imágenes de la oxigenación cerebral, muscular y vascular. Localización de un proceso de isquemia cerebral y al mismo tiempo monitorear el grado de hipoxia del tejido cerebral en un momento dado. La Espectrometría de masa se puede también utilizar para los estudios de la genómica con las implicaciones potenciales para el remedio clínico.

CONCLUSION •

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Se puede concluir que cuando en un circuito no pasa corriente, la brújula apunta en dirección al norte. Sin embargo, cuando si hay paso de corriente, la brújula apunta en otra dirección indicando que existe otro campo magnético que afecta la aguja. Se sabe que mientras mas cerca estén las líneas del campo, mas intenso es este. En cualquier lugar, la dirección del campo magnético es tangente a la línea de campo, o, de manera equivalente, a la dirección en que apunta el extremo norte de la brújula. El espectrómetro de masas es una técnica sirve para separar átomos, isotopos e incluso fragmentos de moléculas basándonos en su masa por medio de las tres partes que lo conforman....