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Fecha: 04,11,2013

Laboratorio de Electromagnetismo Universidad de las Américas Puebla

Reporte

Fuerza de Lorentz Jorge Luis Fernández López, Itzel H. Armenta, Roxana Herrán, Dante Franco

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Resumen: En este experimento como parte del Laboratorio de Electromagnetismo se busca experimentar con el campo magnético de diferentes imanes para observar los cambios en la forma del campo en función de la forma del imán. Así mismo, se busca observar el comportamiento del campo magnético en un conductor recto, en un solenoide y en una espira y calcular teóricamente los cambios del campo a través de la distancia. Se concluye que se observó lo esperado conforme a la teoría referente a los campos magnéticos. Palabras clave: Imán; electroimán; campo magnético; corriente; solenoide.

1. Objetivo Obtener la fuerza, y con ella el campo magnético, ejercida sobre una bobina rectangular cuando se le hace pasar una corriente y dicha bobina se encuentra dentro de un campo magnético. 2. Fundamento teórico La fuerza de Lorentz se define como la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe a una partícula con carga, o a una corriente eléctrica. Y viene dada por:

L = Longitud de la parte recta inferior de la bobina 3. Procedimiento experimental Se pesaron el aislante con el imán, y se midieron las dimensiones de la bobina (incluyendo el número de vueltas, y la longitud de la parte inferior), y se construyeron las bobinas tratando que la parte inferior quedase lo más recta posible. Si la bobina contenía esmalte en los extremos se le retiraba por medio de una lija. El circuito quedó configurado de la siguiente manera: La bobina se conectó al multímetro, en serie, y al generador de potencial que trabjaba a 5 Volts.

V = Velocidad de carga E = Vector intensidad del campo eléctrico B = Vector de inducción magnética La fuerza magnética que se ejercen dos partículas en movimiento no cumplen con la tercera ley de Newton. Para calcular la intensidad promedio del campo magnético se utilizó la fórmula: B = F/NIL (2) F= Fuerza medida en Newtons N = Número de vueltas de la bobina I = Corriente en la bobina

Electromagnetismo

Las mediciones de corriente se repitieron 10 veces con 3 diferentes bobinas. 3.1. Equipos, instrumentos y materiales -1 multímetro

-1 generador de potencial -4 bobinas rectangulares diferentes, fabricadas con diferente número de vueltas. -1 balanza digital. -1 material aislante. -1 imán. -1 soporte vertical. -Conectores. En las siguientes imágenes se puede observar los Fuerza de Lorentz

Fernández, Armenta, Herrán, Franco

equipos utilizados: N=30 Bobina 2 Masa (g)

Masa (kg)

Fuerza (N) Corriente(A)

0.31 0.00031 0.0030411 0.5 0.0005 0.004905 0.7 0.0007 0.006867 0.9 0.0009 0.008829 1.1 0.0011 0.010791 1.29 0.00129 0.0126549 1.5 0.0015 0.014715 1.81 0.00181 0.0177561 2 0.002 0.01962 2.2 0.0022 0.021582

Imagen 1.-

0.0577 0.0914 0.1306 0.1674 0.2055 0.2407 0.2807 0.3376 0.3733 0.4113

Intensidad del campo (B) 0.087842288 0.089442013 0.087633997 0.087903226 0.087518248 0.087625675 0.087370859 0.087658472 0.087597107 0.087454413

Tabla 2.-

N=40 Bobina 3 Masa (g) 0.39 0.79 1.18 1.66 2.07 2.42 2.86 3.25 3.62 4.04

Imagen 2.4. Datos experimentales

N= número de vueltas de la bobina. L=Longitud del imán (mm)=.02mm

N=15 Bobina 1 Masa (g)

Masa (kg)

0.22 0.4 0.61 0.82 1.03 1.21 1.42 1.61

0.00022 0.0004 0.00061 0.00082 .00103 0.00121 0.00142 0.00161

Fuerza (N) Corriente(A) 0.0021582 0.003924 0.0059841 0.0080442 0.0101043 0.0118701 0.0139302 0.0157941

0.0582 0.1181 0.1861 0.2525 0.3184 0.3775 0.444 0.5073

Intensidad del campo (B) 0.123608247 0.110753599 0.10718431 0.106194059 0.105782035 0.104813245 0.104581081 0.103778829

2

Masa (kg) 0.00039 0.00079 0.00118 0.00166 0.00207 0.00242 0.00286 0.00325 0.00362 0.00404

Fuerza (N) Corriente(A) 0.0038259 0.0077499 0.0115758 0.0162846 0.0203067 0.0237402 0.0280566 0.0318825 0.0355122 0.0396324

0.0575 0.118 0.1771 0.2487 0.3119 0.3659 0.433 0.4919 0.5472 0.6071

Intensidad del campo (B) 0.083171739 0.082096398 0.08170384 0.081848613 0.081383055 0.081102077 0.080994804 0.081018754 0.081122533 0.081601878

Fernández, Armenta, Herrán, Franco

1.8 0.0018 0.017658 0.5678 0.103663262 2.03 0.00203 0.0199143 Bobina 4 0.6423 0.103348902 Tabla 1.Intensidad Masa Masa N= Fuerza (N) Corriente(A) del campo (g) (kg) N= 7 (B) 0.2 0.4 0.6 0.81 1 1.2 1.4 1.6 1.81 2

0.0002 0.001962 0.0004 0.003924 0.0006 0.005886 0.00081 0.0079461 0.001 0.00981 0.0012 0.011772 0.0014 0.013734 0.0016 0.015696 0.00181 0.0177561 0.002 0.01962

0.17 0.3408 0.5046 0.6752 0.8385 1.0013 1.1708 1.3391 1.5133 1.6808

0.082437 0.0822435 0.0833192 0.0840608 0.0835676 0.0839765 0.0837889 0.0837236 0.0838097 0.0833787

5. Análisis de datos y/o modelos físicos

6. Observaciones

Tabla4.7. Conclusiones

8. Bibliografía C.Giancoli, D. (2002). Física para universitarios. México: Prentice Hall. [3][4][5] Electrónica básica. (s.f.). Recuperado el 20 de Octubre de 2013, de http://www.electronicabasica.com/fabricacion-imanes.html [2] Olmo, M. (s.f.). hyperphysics. Recuperado el 20 de Octubre de 2013, de http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfie.html [1]

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