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UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FISICA. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PRACTICA. LEY DE OHM

MAGNETISMO

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE FISICA ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA INDUSTRIAL NEIVA 2020

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MAGNETISMO

LUIS FELIPE TRUJILLO FALLA ID:413539 LINA FERNANDA ESPINOSA ARCINIEGAS ID: 296300

Laboratorio presentado a la profesora MARITZA VIVAS NARVAEZ

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE FISICA ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA INDUSTRIAL NEIVA 2020

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1. INTRODUCCIÓN

OBJETIVO GENERAL:  Predecir la dirección del campo magnético para diferentes lugares alrededor de un imán y un electroimán. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Identificar las características de los electroimanes que son variables y qué efectos tiene cada variable sobre la fuerza del campo magnético y dirección.  Relacionar la fuerza del campo magnético con la distancia cuantitativa y cualitativamente.  Comparar y contrastar cómo una bombilla y un voltímetro pueden ser utilizados para mostrar las características de la corriente inducida.

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2. MARCO TEORICO 1. ¿Què es un solenoide? RTA: es una bobina de material conductor enrollado que funciona a través de campos electromagnéticos para la apertura o cierre de una válvula. Solenoide es un espiral de un material conductor que tiene la capacidad de generar un campo magnético a través de la aplicación de una corriente eléctrica en su interior. Por ello, solenoide es sinónimo de electroimán o electroválvula. El uso más común de los solenoides es en el control de la apertura y cierre de una válvula para el paso de gases (sistemas neumáticos) o líquidos (sistemas hidráulicos) como, por ejemplo, en los aires acondicionados, las tomografías o imágenes por resonancia magnética (MRI), en los vehículos motorizados, en puertas electromagnéticas, parlantes y micrófonos. La apertura o cierre de la válvula solenoide se basa en los impulsos electromagnéticos del solenoide que atrae, por su fuerza magnética, el émbolo o cilindro hacia el centro de la bobina accionando o abriendo la válvula.

2. ¿Qué es una espira? Un conductor cerrado plano se llama espira. Si una espira se coloca en una región del espacio en la que existe un B uniforme, se ve sometida a una fuerza dada por la expresión para la fuerza sobre un conductor no rectilíneo obteniendo en este caso que: 3. ¿Cómo se obtiene el campo magnetico fabricado por un solenoide?

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Calculamos el campo producido por un solenoide en un punto P situado en el eje del solenoide:  

Sumando el campo producido por las N espiras en un punto de su eje común. Aplicando la ley de Ampère, a un solenoide muy largo comparado con el radio de sus espiras

4. ¿Cómo se optiene el campo magnetico fabricado por una espira? 5. ¿Qué es un electroiman? es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. 2 Los electroimanes generalmente consisten en un gran número de espiras de alambre, muy próximas entre sí que crean el campo magnético.3 Las espiras de alambre a menudo se enrollan alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético o ferrimagnético, como el hierro; el núcleo magnético concentra el flujo magnético y hace un imán más potente. La principal ventaja del electroimán sobre un imán permanente, es que el campo magnético se puede cambiar de forma rápida mediante el control de la cantidad de corriente eléctrica en el devanado. Sin embargo, a diferencia de un imán permanente, un electroimán requiere de una fuente de alimentación para mantener los campos. Los electroimanes son ampliamente usados como componentes de otros dispositivos eléctricos, como motores, generadores, relés, altavoces, discos duros, máquinas MRI , instrumentos científicos y equipos de separación magnética. Los electroimanes también se emplean en la industria para recoger y mover objetos pesados, como la chatarra de hierro y acero.4

6. ¿Cómo puede usted incrementar el campo magnetico fabricado por un solenoide? 7. ¿Qué es inducción electromagnetica?

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3. PROCEDIMIENTO IMAN DE BARRA 1. Se ingreso a la simulación "Generador" https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/generator, se ingresó a la pestaña "Imán de barra" y marcamos "Mostrar brújula" como se muestra en la figura

Paso 1: colocamos la brújula en ocho posiciones diferentes, alrededor del imán y representamos la orientación de la mano de la brújula. Paso 2: hicimos clic en "Ver dentro del imán" y explicamos observaciones. Capturamos pantalla y sustentamos teóricamente que está sucediendo: Paso 3: hicimos clic en "Mostrar medidor de campo" y cambiamos la intensidad del imán de barra y observamos la intensidad del campo magnético a través de las agujas magnéticas. Paso 4: medimos el campo magnético colocando el medidor en diferentes puntos, en los extremos del imán, dentro y fuera; apuntamos datos y graficamos SOLENOIDE Se ingresó a la pestaña "Solenoide", seleccionamos la lámpara como indicador. como se muestra en la figura

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Paso 1: se movió el imán dentro del solenoide Paso 2: seleccionamos el voltímetro como indicador y movemos el imán. Verificamos la variación de voltaje mientras se mueve el imán. Variamos la velocidad del movimiento. Paso 3: variamos el número de vueltas del solenoide y observamos si hay cambios Paso 4: Con el imán de barra dentro y en la región central del solenoide, variamos el área del circuito del solenoide que se mueve entre el máximo y el mínimo; ELECTROIMAN Se ingreso a la pestaña "Electroimán" y deje todas las opciones sin marcar, como se muestra en la figura

Paso 1: Evaluamos la importancia del número de vueltas en la potencia del electroimán. Completamos la tabla. Paso 2: Evaluamos la importancia del voltaje en la potencia del electroimán y completamos la tabla. Paso 3: Ahora con los iconos "Mostrar campo", "Mostrar brújula" y "Mostrar electrones" seleccionados, invertimos la polaridad de la fuente de CC y registramos lo observado. TRANSFORMADOR Ingresamos a la pestaña "Transformador" y dejamos todas las opciones sin marcar, excepto "Mostrar campo" y "Mostrar electrones". Seleccionamos la lámpara como indicador y la fuente de corriente CC (corriente continua) como se muestra en la figura:

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Paso 1: Configuramos la fuente de corriente continua (batería) en 0 V y verificamos que que la lámpara se encienda. ¿Porque? Paso 2: Configuramos la fuente de corriente continua (batería) a 10 V y el solenoide con 3 vueltas, y verificamos que la lámpara se encienda. Paso 3: según lo que aprendió en los momentos anteriores, piense en formas de hacer que la lámpara se ilumine. Pon a prueba tus ideas. Seleccione la fuente de corriente en CA (corriente alterna) y solenoide con 3 vueltas: Paso 4: Seleccionamos el indicador de voltaje y verificamos la variación en su puntero. Paso 5: Cambiamos la amplitud de la fuente de CA entre el mínimo y el máximo, utilizando la lámpara como indicador solenoide, y verificamos qué sucede con el movimiento de los electrones en el conductor del electroimán y el Intensidad luminosa de la lámpara. Paso 6: realizamos el mismo procedimiento que el anterior, cambiando la frecuencia de la fuente de CA, manteniendo la amplitud al máximo y describiendo el fenómeno observado. Paso 7: cambiamos el número de vueltas del secundario a uno, dos y tres y verificamos que si hay una variación de voltaje en el secundario del transformador.

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4. RESULTADOS Y ANALISIS IMAN DE BARRA a. qué representa la distribución de las agujas magnéticas en el espacio alrededor del imán? b. Las agujas distribuidas alrededor del imán no tienen todas, la misma intensidad de color. ¿Qué significa eso? c. Mida el campo magnético colocando el medidor en diferentes puntos, en los extremos del imán, dentro y fuera; representar y registrar sus valores en su cuaderno o en el script de actividades. SOLENOIDE Paso 1:  ¿qué sucede con el brillo de la lámpara?  ¿Qué sucede cuando el imán se mantiene en reposo?  ¿Qué pasa si movemos el solenoide? Tome una captura de la pantalla y explique teoricamente. Paso 2:  ¿Qué notaste? Tome una captura de la pantalla y explique teóricamente. Paso 3:  ¿Puede obtener una relación entre el número de vueltas y el valor de voltaje medido? Paso 4: Tome una captura de la pantalla y explique teóricamente. ¿Qué sucede con la dirección de la corriente cuando mueve el imán de un lado a otro? Tome una captura de la pantalla y explique teóricamente. ELECTROIMAN Paso 1: Tensión eléctrica 2V

Numero de espiras

Intensidad campo magnético “gauss”

1 2 3 4

¿Cuál es la diferencia entre la intensidad del campo magnético de un solenoide con 1 Vuelta y otro con 4 vueltas? Paso 2:

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Numero de espiras 4

Tensión eléctrica (V)

Intensidad campo magnético “gauss”

2 4 6 8

¿Qué diferencia hace el voltaje en la intensidad del campo magnético del electroimán? Paso 3: TRANSFORMADOR Paso 1: ¿Porque? Paso 2:  ¿Qué pasa si movemos la fuente o el solenoide (acercándose o alejándose)?  ¿Qué sucede con la dirección del movimiento de electrones dentro del conductor del solenoide? Paso 3: según lo que aprendió en los momentos anteriores, piense en formas de hacer que la lámpara se ilumine. Pon a prueba tus ideas. Seleccione la fuente de corriente en CA (corriente alterna) y solenoide con 3 vueltas: OBSERVACIONES Paso 4:  Al acercar el primario (electroimán) al secundario (solenoide) del transformador, ¿aumenta o disminuye el voltaje en el secundario? Justificar. Paso 5: observaciones Paso 6: observaciones Paso 7:  ¿Es posible determinar una relación entre el número de vueltas del secundario y el voltaje medido? Explique.

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CONCLUSIONES De acuerdo a los datos obtenidos podemos concluir: BIBLIOGRAFIA     

BAUER, Wolfgang y WESTFALL, Gary. Física: para Ingeniería y Ciencias con Física Moderna. 2a Ed., Vol. 2, McGraw Hill Educación, México, 2014. 1443p. ISBN 978-0-7-351388-1 HALLIDAY, David y RESNICK, Robert. Física, Parte II. Cecsa. Laboratorio de física Departamento de ciencias básicas 227 SERWAY, Raymond y JEWETT, John. Física para Ciencias e Ingeniería con Física Moderna, 7a Ed., Vol. 2, Cengage Learning, México, 2009. 896p. ISBN 978-607- 481-358-6 YOUNG, Hugh y FREEDMAN, Roger. Física Universitaria con Física Moderna, 12a Ed., Vol. 2, Pearson Educación, México, 2009. 896p. ISBN 978-607-442-304-4 Universidad de Colorado, recuperado de: https://phet.colorado.edu/es/