LABORATORIO DE FÍSICAS: MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO.

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Imanes permanente SE-8604.

Un imán permanente se compone de material ferromagnético que se magnetiza mediante un campo magnético externo intenso. El material magnéticamente duro empleado mantiene una parte de su magnetización tras desactivar el campo magnético externo.

Sensor de voltaje CI 6503. [pic 6]

Este permite estudiar la resistencia, el voltaje y capacitancia en circuitos, además de llevar a cabo experimentos con el amplificador de potencia. Puede medir Voltaje AC y voltaje DC desde -10 a +10 Volts.

Módulo de electrónica CC CA[1] EM-8656. [pic 7]

Permite obtener y analizar datos de tensión y de corriente. Además, los experimentos pueden ser alimentados por la interfaz de 700 con amplificador de potencia, 750 Interface, o el 750 Interfaz con amplificador de potencia. Para usar este aparato se necesitará la interfaz de 500, 700 o 750 y el sensor de voltaje (CI-6503).

Sensor de campo Magnetico (CI-6520A)[pic 8]

Permite medir campos magnéticos con una resolución de tres rangos de ±10 Gauss, ±100 Gauss y ±1000 Gauss.

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Programa DATA STUDIO.

Permite adquirir y manipular datos tomados con las interfaces y sensores de PASCO, mostrar las mediciones de maneras diferentes, analizar los datos con poderosas herramientas computacionales, redactar informes incluyendo los datos experimentales de manera automática, crear libros o apuntes electrónicos o tomar algunos de los de la librería.

DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD.

La actividad consistía en un laboratorio de electromagnetismo, en donde se conformaban grupos de cuatro personas y se debían usar los instrumentos mencionados anteriormente, para así analizar los gráficos mostrados por el programa y luego responder una serie de preguntas.

El trabajo consistía en tres ejercicios:

Distribución del campo magnético en un imán permanente

Inducción Electromagnética.

Generación de campos Magnéticos por las corrientes eléctricas.

Cada uno de estos ejercicios eran explicados detalladamente, pasado a paso, para llevarlos a cabo sin ningún tipo de problema. En caso de que resultaran dudas al respecto, el profesor encargado del laboratorio se encargaba de resolver dichas dudas.

Todo este trabajo debía ser registrado en una guía íntegramente en el laboratorio, para así entregar dicho registro al término de este.

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ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS.

Ejercicio N°1: Distribución del campo magnético en un imán permanente.

Este ejercicio consistía en comprender la distribución del campo magnético en un imán. Dicho esto se logró analizar que la distribución del campo magnético es máxima en los polos y nula en el centro del imán. Cuando el sensor se acercaba al polo norte, se obtenía gráficamente que los valores subían, por lo que las líneas de campo en este polo son positivas, caso contrario al polo sur, en donde se acercaba el sensor y este bajaba a valores negativos. Todo esto se realizó a una distancia de un centímetro. Luego, se redujo la distancia entre el sensor y el imán, lo que llevo a graficar mayores intensidades de campos magnéticos. Esto se logra observar claramente en el grafico 1.[pic 10]

Ejercicio N°2: Inducción Electromagnética.

Este ejercicio consistía en la inducción electromagnética a través del movimiento del imán introduciéndolo a una bobina. Dicho esto se logró analizar que al ingresar a la bobina el polo norte, el grafico produjo un aumento positivo y al retirarlo uno negativo. Al ingresar el polo sur se produce el mismo fenómeno pero de forma contraria, de negativo a positivo. Una vez realizado esto, se procedió a aumentar la velocidad de entrada y salida del imán en la bobina, lo que produjo un aumento de la FEMI[2], por lo que a mayor velocidad, mayor FEMI se obtiene. En el grafico se puede apreciar que se comenzó con mayor velocidad que luego se fue reduciendo. La FEMI se puede calcular de la siguiente manera:[pic 11]

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Donde N es el número de espiras de la bobina es la variación de flujo magnético del imán y es el intervalo de tiempo que se estudia.[pic 13][pic 14]

Ejercicio N°3: Generación de Campos Magnéticos por las corrientes eléctricas.

Este ejercicio consistía en generar campos magnéticos, con el amplificador de potencia, por las corrientes eléctricas, a través del módulo de electrónica CC CA.[pic 15]

Dicho esto, primero se alimentó la bobina con corriente continua, por lo que se logra apreciar en el grafico tres que, en el polo sur, el campo magnético se mantenía constante con valores negativos, y en el polo norte, sucedía lo mismo pero de forma inversa. Luego la bobina se alimentó con corriente alterna, por lo que al ingresar el sensor a la bobina, se logra apreciar en el grafico cuatro que el campo magnético genera mayor potencia, comparado con el grafico tres, por lo que el campo es mucho mayor en CA que en CC.

Terminando esta actividad, dentro de la bobina se introduce un núcleo de acero. Para apreciar dicho comportamiento, en el grafico cuatro se observa una flecha que, al lado izquierdo es AC sin el núcleo y a la derecha con el núcleo. Claramente se observa que se produce un aumento del campo magnético. Esto se logra por que el metal introducido actúa como “conductor” de las líneas de campo magnético, produciendo una contracción del flujo magnético.[pic 16][pic 17]

CONCLUSION

Tras realizar los ejercicios requeridos se logra apreciar que hay distintos factores que pueden crear y alterar el comportamiento de un campo magnético.

El primer ejercicio se logra concluir que en los polos del imán se encuentra la mayor concentración de campos magnéticos y en su centro es nula. A mayor distancia que se encontraba el sensor del imán, este disminuía su concentración, caso contrario al acercar