FACULTAD 

DE 

INGENIERIA 

MECANICA

ANÍBAL R. RODRÍGUEZ DE G.

LAB. De FÍSICA II

[Universidad Tecnológica de Panamá] 

Centro Regional de Veraguas

Licenciatura en Ingeniería Naval

9 - 739-1359

 

[Universidad Tecnológica de Panamá]

|Aníbal Rodrigo Rodríguez De Gracia. [ 9-739-1359] Lic. en Ingeniería Naval

Laboratorio de Física II – Prof. Alex Núñez

Universidad Tecnológica de PanamáCamino a la excelencia a través del mejoramiento continuo

 

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MAGNETISMO

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Hannibal Mestizo.

Laboratorio N° 1 El Imán Colgado

Para saber cual es el polo norte de un imán, se determina primero con una brújuladonde está el norte, se cuelga el imán de barra en una cuerda para que se balancee ycuando se detenga, su polo norte apuntará hacia el norte de la Tierra.

Los imanes presentan una propiedad caracter í stica llamada magnetismo, que es la

fuerza de atracción que ejercen sobre otros cuerpos con propiedades semejantes alas del hierro. Sin embargo, esta propiedad no es uniforme en todo el cuerpo de un

imán, ya que se presenta de forma mas marcada en los extremos, los cuales son

nombrados polos magnéticos.

Para dar nombre a los polos de un imán se considera su orientación geogr áfica norte-

sur: el polo norte de un imán se orienta con el polo norte geogr áfico y el polo sur del

mismo se orienta con el polo sur geogr áfico.

Las propiedades magnéticas de un imán no se encuentran localizadas en un punto

particular, se localizan en todo el cuerpo; as í , cuando un imán se rompe, no seobtiene un pedazo con polo norte y otro con polo sur, en cada uno de los pedazos

aparecen los dos polos, formando dos imanes que, aunque m ás pequeños, poseen

todas las caracter í sticas magnéticas.

 

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MAGNETISMO

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Hannibal Mestizo.

Laboratorio N° 2 El Electroimán

Los imanes son objetos naturales fascinantes. Su poder de, atracción nos ha seducidodesde pequeños y por ello podemos pasar horas jugando y experimentando con ellos.Un simple objeto metálico, como un clavo o tornillo, puede convertirse también en unimán por medio de la electricidad, y en este caso se trata de un electroimán. Este tipode imanes utilizan la corriente eléctrica de una pila para producir magnetismo. Elmagnetismo en estos objetos se produce por medio de un solenoide o bobina, que esun alambre conductor enrollado alrededor del objeto que se quiere magnetizar. Paraque se produzca magnetismo, el objeto debe estar hecho de hierro; su efectomagnético desaparece cuando se interrumpe la corriente eléctrica, de manera que elelectroimán puede levantar y dejar caer los objetos con sólo cerrar o abrir el circuitoeléctrico conectado a la pila.

 

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MAGNETISMO

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Laboratorio N° 3 El Campo magnético de un Imán

Líneas mostrando el campo magnético de un imánde barra, producidas por limaduras de hierro sobrepapel.

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética delas corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético encualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud ; de talforma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campomagnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercidaen cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separadas pero muyrelacionados símbolos B y H.Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento yel momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con unapropiedad cuántica fundamental, su espín. En la relatividad especial, camposeléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado eltensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga quelleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos endispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplinade circuitos magnéticos. Gilbert se dio cuenta que el magnetismo de los imanes no residía en el imánsolamente, sino también en el espacio que rodea al imán, creando así las bases delconcepto de campo magnético de un imán. Está afirmación es visualizada si secolocan pequeñas virutas de hierro sobre la cara de una hoja de papel y por la caracontraria se coloca un imán; dependiendo de la forma del imán se observará que lasvirutas se alinean en el espacio, según líneas imaginarias que Michel Faraday llamólíneas de fuerza

 

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Laboratorio N° 4 La Regla de la Palma Derecha

La desviación que experimenta la aguja de

una br ú jula al ponerla bajo los efectos de un

campo magnético, producto de una corriente

eléctrica, depende de dos factores: uno, la

posición de la br ú jula con respecto alconductor; dos, el sentido de la corriente que

fluye por el conductor. Estos factores fueron enunciados por el f í sico francés Andrea-Marie Ampere como la regla de la mano derecha, la cual establece: al empujar con lamano derecha un conductor de modo que el dedo pulgar apunte en el sentido en que

fluye la corriente, los otros dedos apuntaran en la dirección en la que se encuentra el

campo magnético.En electromagnetismo, la regla de la mano derecha establece que si se extiende lamano derecha sobre el conductor en forma de que los dedos estirados sigan ladirección de la corriente, el pulgar en ángulo recto con los demás dedos indicará elsentido de desplazamiento del polo norte de una aguja imantada. El campo creado por una corriente eléctrica a través de un conductor recto como todo campo magnético,esta integrado por líneas que se disponen en forma de circunferencias concéntricadispuestas en planos perpendiculares al conductor.

 

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Laboratorio N° 5 Inducción Electromagnética

Esquema del principio de la inducción electromagnética

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de

una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a

un magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético

estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce

una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quien lo

expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la

variación del flujo magnético (Ley de Faraday).

Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se

opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el

flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el

cuerpo conductor se mueva respecto de él.

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henryde este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobrela electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertzcomprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones. 

 

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Laboratorio N° 6 Motor Electromagnético

Cuando un campo magnético abarca la región delespacio en que se encuentra un conductor por elque transita una corriente eléctrica, se producesobre el conductor una fuerza física (mesurableen kilogramos fuerza ó Newtons) en sentidoperpendicular al movimiento de electrones y a ladirección del campo magnético.Este efecto del campo magnético sobre elconductor es aprovechado para el funcionamientodel motor. El motor tiene en su periferia una partefija (sin movimiento) que produce un campo

magnético en la parte interna ó central; en dicha parte del motor se coloca el rotor (una pieza que puede girar) envuelto con alambres por los que circula una corrienteeléctrica.

 Al circular la corriente por los alambres que envuelven al rotor, éstos reciben elimpulso físico mencionado impulsando tangencialmente al rotor obligándolo a girar,efectuándose de esta manera la función motora.Para hacerlo mejor lo que debe hacerse es aumentar la eficiencia, y ello puedelograrse aumentando la intensidad del campo magnético, aumentando la magnitud dela fuerza mecánica que impulsa al rotor y disminuyendo la energía eléctrica consumidapor el artefacto, cómo hacerlo, eso es precisamente el reto que enfrentan losfabricantes de motores.

 

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Laboratorio N° 7 Experimento de Oersted

La región del espacio donde un imán puede ejercer fuerzas sobre las sustanciasmagnéticas se denomina campo magnético.Como sabes, una brújula está formada por una caja en cuyo interior hay una agujaimantada que puede girar libremente y detectar influencias magnéticas a su alrededor.Si no se encuentra en un campo magnético, la aguja señala al norte. Si por elcontrario la brújula está inmersa en un campo magnético, la aguja se orienta en ladirección del mismo. El físico danés H. C. Oersted estudiaba la relación existenteentre los imanes y las corrientes eléctricas. Para ello, preparó un montaje en el que sehacía pasar una corriente eléctrica por un hilo metálico, debajo del cual había

colocado una brújula.

La corriente eléctrica ejerce una fuerza sobre el imán dela brújula, consiguiendo que cambie la dirección de suaguja. En un principio estaba orientada paralelamente alhilo conductor, y cuando se ha cerrado el circuito, se haorientado perpendicularmente. Oersted interpretó este fenómeno suponiendo que lacorriente eléctrica creaba un campo magnético igual al que crean los imanes.

 

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Laboratorio N° 8 El Ticómetro

Es un aparato que sirve para medir tiempos cortos. Usa un vibrador que en base a lafrecuencia de la corriente eléctrica alternada de la linea. cada tic es un punto quemarca el impacto del vibrador sobre una cinta de papel que corre debajo de dichopercutor.

El Ticómetro es un dispositivo que sirve para estudiar el movimiento. Consta de unsimple vibrador eléctrico. Usa un vibrador que en base a la frecuencia de la corrienteeléctrica alternada de la linea. cada tic es un punto que marca el impacto del vibrador sobre una cinta de papel que corre debajo de dicho percutor.

Un disco de papel carbón situado entre el brazo vibratorio y la cinta de papel deja unamarca sobre la cinta cada vez que el brazo asciende y desciende. Cuando el ticometrose conecta a una fuente de poder con tensión constate, el brazo vibrara en formaregular. El periodo del ticometro es el tiempo que tarda el brazo en completar unavibración completa totalmente arriba y abajo. La frecuencia (f) del ticometro es elnúmero de veces que vibra por segundo. Su periodo (T) es el reciproco de lafrecuencia (T= 1/f), o el tiempo de una vibración. Si el brazo vibra 60 veces por segundo (frecuencia), su periodo es 1/60 segundos.

 

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Laboratorio N° 9 Timbre

Un timbre eléctrico es un dispositivo capaz deproducir una señal sonora al pulsar un interruptor.Su funcionamiento se basa en fenómenoselectromagnéticos.Consiste en un circuito eléctrico compuesto por un generador, un interruptor y un electroimán. Laarmadura del electroimán está unida a una piezametálica llamada martillo, que puede golpear una

campana pequeña.Funcionamiento.

 Al cerrar el pulsador, la corriente circula por el enrollamiento del electroimán y estecrea un campo magnético en su núcleo y atrae la armadura. El martillo, soldado a laarmadura, golpea la campana produciendo el sonido. Al abrir el interruptor cesan lacorriente y el campo magnético del electroimán, y un resorte devuelve la armadura asu posición original para interrumpir el sonido.

Esquema de funcionamiento.

Para conseguir que el martillo golpee la campana repetidamentemientras el interruptor esté cerrado, y no una sola vez, se sitúa un contacto eléctricoen la armadura que actúa como un interruptor. Así, cuando la armadura es atraída por el electroimán, se interrumpe el contacto, cesa la corriente en el electroimán y laarmadura retrocede a su posición original. Allí vuelve a establecerse el contactoeléctrico, con lo que el electroimán vuelve a atraer a la armadura, y asísucesivamente.