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• Angel Reyes

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Universidad Aut´ onoma del Estado de M´ exico Facultad de Ciencias Licenciatura en F´ısica Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

Practica Fuerza Magn´etica

Integrantes del equipo Arevalo Sanchez Gloria Reyes Benito Angel Guadarrama Avil´es Frida Gretchen Rivera Guia Ana B´arbara Ruiz Gonz´alez Ivan Francisco

Introducci´ on La fuerza magn´etica es la parte de la fuerza electromagn´etica total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribuci´on de cargas en movimiento. Las fuerzas magn´eticas son producidas por el movimiento de part´ıculas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha relaci´on entre la electricidad y el magnetismo. Las fuerzas magn´eticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magn´etica entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macrosc´opicamente dan lugar a l´ıneas de campo magn´etico cerradas que salen del material y vuelven a entrar en ´el. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

Fuerza magn´ etica entre imanes Inicialmente se trat´o de modelizar la fuerza magn´etica entre imanes naturales por una expresi´on del tipo: F m = Km

m0 m r2

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Donde: m, m0 son las ”masas magn´eticas.o ¸ca´rgas magn´eticas”que dependeran del tama˜ no de los imanes. r es la distancia media entre los polos. Cuando dos imanes iguales entran en contacto, la fuera de atracci´on entre dos polos diferentes es entre un 5 y un 10 % m´as fuerte que la fuerza de repulsi´on entre dos polos iguales. Esto se debe a la orientaci´on de los imanes elementales en un im´an. En un u ´nico im´an, los imanes elementales est´an situados casi paralelamente el uno con respecto al otro. Cuanto mayor sea la regularidad con la que est´en orientados los imanes elementales, mayor ser´a la ”fuerza”del im´an.

Atracci´ on Si dos polos magn´eticos diferentes se atraen, uno de los imanes da apoyo a la orientaci´on paralela de los imanes elementales en el otro im´an. A 2

consecuencia de ello, ambos imanes se vuelven un poco m´as fuertes.

Figura 1: Atracci´on entre imanes

Repulci´ on Sin embargo, si dos polos magn´eticos iguales se repelen, uno de los imanes interfiere en la orientaci´on paralela de los imanes elementales del otro im´an. A consecuencia de ello, ambos imanes se vuelven un poco m´as d´ebiles. No obstante, si se vuelven a alejar lo suficiente el uno del otro, recuperan su disposici´on original y, por tanto, su fuerza original.

Figura 2: Repulci´on entre imanes

Objetivos Sistema Experimental Para la primera parte del experimento esta compuesta por dos imanes “iguales”, de los cuales, uno se coloca sobre la bascula y el otro es sostenido por una pinza en el soporte universal, arriba del im´an en la bascula; como se muestra en la figura. Primero se pesa el im´an que se coloca en la bascula. Sin embargo, la anterior expresi´on s´olo resulta u ´til para casos con imanes con formas geom´etricas sencillas que permitan identificar los polos y que se encuentren convenientemente alineados. Otros dos problemas a´ un m´as serios son que la forma anterior no es f´acilmente generalizable a polos desalineados, ni tampoco parece f´acil calcular el valor de la ”masa magn´etica.a partir de las caracter´ısticas microsc´opicas del material. 3

Figura 3: Sistema experimental Experimento 1 Para la segunda parte del experimento tomamos un alambre de cobre y se hizo una especie de bobina, conectada por ambos extremos a una fuente de alto voltaje y acercamos una brujula como se muestra en la siguiente figura.

Figura 4: Sistema Experimental Experimento 2

Desarrollo y an´ alisis de datos En la primer parte de la practica se colo caron los imanes con polos identicos los cuales generaron una fuerza de repulci´on entre ellos, en funci´on a la distancia que los separaba, as´ı fueron obtenidos los siguientes datos:

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Tabla 1: Datos obtenidos al acercar imanes con polos identicos Fuerza .057 .031 .0072 .0047 .0031 .0020 .0010 .00069 .00049 Distancia 3.14 4.15 5.84 6.71 7.5 8.48 9.74 11.2 13.33 Estos datos fueron graficados y se muestran a continuaci´on:

Figura 5: Fuerza en funcion de la distancia para imanes con polos identicos Despu´es de esto se invirti´o la polaridad de uno de los imanes para que fuesen opuestos y generaran una fuerza de atracci´on, hecho esto se registraron los datos presentes en la siguiente tabla: Tabla 1: Datos obtenidos al acercar imanes con polos identicos Fuerza .023 .018 .0044 .0023 .0010 .00039 .000098 Distancia 4.07 5.43 6.6 7.5 8.33 9.3 12.3 Al igual que con los datos anteriores se graficaron y se observ´o el siguiente comportamiento: Para la segunda parte, envolvimos una “barra de fierro” con alambre de cobre y lo conectamos a la fuente creando un campo magn´etico. Finalmente acercamos la br´ ujula a cada uno de los extremos de la “barra de fierro” y observamos como el campo magn´etico afecta a la br´ ujula.

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Figura 6: Fuerza en funci´on a la distancia para imanes con polos distintos

Figura 7: Brujula afectada por un campo magn´etico

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Conclusiones. Conforme aumenta la distancia entre dos imanes, los imanes apenas se ven influidos por los otros imanes. La atracci´on es casi igual a la repulsi´on. Tanto la fuerza de atracci´on como la de repulsi´on disminuyen muy r´apidamente conforme aumenta la distancia.

Bibliograf´ıa

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