FUERZA MAGNTICA
Carlos Andrs Ordoez, Astrid Carolina Ordoez, Diego Fernando
Sarmiento, Andrs Fernando [email protected],
[email protected], [email protected],
[email protected]
Facultad de Ingeniera Electrnica y Telecomunicaciones Ingeniera
de Sistemas, Ingeniera Automtica, Ingeniera Electrnica Laboratorio
de ElectromagnetismoUniversidad del Cauca Popayn
Abstract: En el laboratorio se analiz el comportamiento de los
imanes, observando la atraccin y repulsin que estos sufren en
diferentes condiciones; tambin se estudi la influencia que tienen
los campos magnticos en la brjula haciendo rotar un imn alrededor
de esta y observando el cambio de direccin que sta marcaba, y se
mide la distancia de repulsin entre dos imanes agregndole peso cada
vez ms hasta vencer la fuerza magntica entre ellos.
//Keywords: imanes, magnetismo, brjula, electrones, protones,
interaccin, repulsin.
1. INTRODUCCION
Mediante diferentes procedimientos se busc identificar los polos
de un imn haciendo uso de los polos de la tierra, teniendo en
cuenta que estos se atraen entre s generando un campo vectorial. En
la medida que se desarrollaba la prctica esta permita comprender
mejor sobre el comportamiento un imn y sus efectos de atraccin y
repulsin en funcin de la distancia y la fuerza.
2. MARCO TEORICO
Los aspectos ms importantes del magnetismo son los que asociamos
con los imanes permanentes, los cuales atraen objetos de hierro no
magnetizados y tambin atraen o repelen otros imanes. Una aguja de
brjula que se alinea con el magnetismo de la tierra es un ejemplo
de esta interaccin. Pero la naturaleza fundamental del magnetismo
es la interaccin de cargas elctricas en movimiento. A diferencia de
las fuerzas elctricas, que actan sobre cargas elctricas ya sea que
estn en movimiento o no, las fuerzas magnticas actan solo sobre
cargas en movimiento.Antes que se comprendiera la relacin entre las
interacciones magnticas y las cargas en movimiento, las
interacciones de los imanes permanentes y de las agujas de brjula
se describan en trminos de polos magnticos. Si un imn permanente
con forma de barra o imn de barra, puede girar libremente, uno de
sus extremos apunta hacia el norte, este extremo se denomina polo
norte, el otro extremo es un polo sur. Los polos opuestos se atraen
mutuamente y los polos similares se repelen entre s, como se
muestra en la Figura 1.
Figura 1. (a) y (b) Dos imanes de barra se atraen cuando dos
polos opuestos (N y S o S y N) estn prximos el uno al otro. (c) y
(d) los imanes de barra se repelen cuando dos polos iguales (N y N
o S y S) estn cerca el uno del otro.
3. METODO EXPERIMENTAL
Materiales montaje y equipo.
1) Brjula.2) Imanes en forma de anillo (2).3) Imn en forma de
barra.4) Arandelas metlicas (8).5) Balanza analtica.6) Trozo de
hilo.7) Soporte universal.8) Vstago vertical de aluminio.9)
Regla10) Cinta adhesiva de papel (Cinta para enmascarar).
Se utiliza la brjula para determinar el polo norte. Colocndola
sobre la mesa esperamos a que la aguja se estabilice para saber cul
es el norte.Se amarra el imn a un hilo, y se lo deja girar hasta
que se estabilice, nos fijamos con atencin a la cara que queda
hacia el norte. Repetimos varias veces el procedimiento para estar
seguros que sea la cara correcta. A la cual colocamos un trozo de
cinta para distinguir la cara.Acercamos un imn con la misma
polaridad al imn que est amarrado al hilo, y podemos observar que
al acercar el imn se repele o se aleja. Acercamos el mismo imn pero
del lado de la otra cara, ahora el imn que est amarrado se
atrae.Pasando el imn por el polo Norte a la brjula y lo movemos
alrededor de ella, con lo que podemos notar que la aguja de la
brjula se mueve en direccin del imn con polo Norte que acercamos a
dicha brjula.
Colocamos un imn de forma de anillo en el vstago vertical de
aluminio, de forma que descanse sobre la base.Medimos la masa del
segundo imn, haciendo uso de la balanza analtica. Y registramos los
datos en la tabla 1. Colocamos el segundo imn con polo contrario al
polo del imn que se encuentra en la base. Haciendo que queden cara
a cara los polos opuestos.Cuando ambos estn estables en la barra
vertical de aluminio, medimos la distancia.Haciendo uso de la
balanza analtica tomamos arandela por arandela y medimos su masa
registrndola en la tabla 1.Teniendo en cuenta el orden de las
arandelas, colocamos una por una en la barra vertical de aluminio.
Cada vez que colocamos una arandela esperamos a que se estabilice y
tomamos la distancia, registramos cada distancia en la tabla 1.
4. RESULTADOS
Para la separacin de los imanes tenemos un sistema de fuerzas
equilibrado.
Las fuerza en X y en Y son iguales a cero (0).Analizaremos las
fuerzas en Y para poder encontrar la fuerza Fe.
Tenemos que:
Tabla #1. MedidasCondicin observacinmasagDistancia(cm)Fuerza
magntica N
Imn36.722.40.359
Imn+arandela63.71.950.624
Anterior+arandela294.91.50.930
Anterior+arandela3126.51.151.239
Anterior+arandela4178.250.851.746
Anterior+arandela5233.350.72.286
Anterior+arandela6289.350.552.835
Anterior+arandela7357.150.43.50
Anterior+arandela8428.270.254.197
Figura 2
5. ANALISIS DE RESULTADOSBasndose en los resultados, se puede
observar en la grafica 2, que en distancias cortas Fe es mayor. Y a
mayores distancias Fe es menor.Al acercar el polo norte del imn a
la flecha que indica el norte magntico de la brjula, se observ que
el imn hace girar la flecha aunque indica el norte magntico de la
tierra y el sur del imn atrae la flecha.Usando el diagrama de
fuerzas, se calculo el valor de la fuerza magntica para cada una de
las masas en levitacin, registradas en la tabla uno.Al momento de
la practica se pudo observar que si colocbamos un peso x encima del
imn, la distancia recorrida era diferente a cuando colocbamos el
mismo peso x a una distancia menor; de aqu deducimos que la fuerza
en inversamente proporcional a la distancia, como lo muestra la
grafica uno; entre menos es la distancia la cual separa los imanes,
es mayor la fuerza que se ejerce entre ellos.
6. CONCLUSIONESEn los polos de los imanes, podemos concluir que
cuando se acercan polos opuestos, estos se atraen. Mientras que
cuando se acercan polos iguales, estos se repelen.La aguja de la
brjula est cargada con una carga S, al acercarle una carga N a su
alrededor se hace que la brjula apunte hacia la carga N.Conforme la
separacin entre los imanes disminuye, la fuerza magntica entre
ellos aument, ya que la fuerza y la distancia estn relacionados lo
cual provoca, que a menor distancia la fuerza magntica sea mucho
mayor.
7. BIBLIOGRAFIA
Maiztegui, A. P.; Sbato, J. A. Introduccin a la fsica (1966);
6ta. Edicin, Editorial Kapeluz, Buenos Aires
http://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n
http://curiosidades.batanga.com/2010/07/31/que-es-el-magnetismo
Serway, R.; Faughn, J. Fsica (2001); 5ta. Edicin; Pearson Educacin,
Mxico. Fisica, Zears y Zemansky, Editorial aguilar. II Edicin.
1970.
