CDCC-USP-SÃO CARLOS Programa Educ@r
|
|
1. De acuerdo a
lo aprendido en la parte 1 ( Magnetismo), imante la aguja con la
ayuda de un imán, deje un pedazo de papel pequeño flotando
sobre el agua y ponga una aguja imantada sobre el papel.De esa forma
construimos una brújula. Como es posible tener certeza de que
la aguja fué realmente imantada?
2. Tome un hilo de cobre y coloquelo sobre la brújula que fué construida, lo mas cerca posible y a lo largo de la aguja (Fig. 13) . La aguja cambia de posición?
3. Ahora, en lugar del hilo
de cobre, aproxime la pila de la aguja en los casos:
a) a 10 cm de distancia.
Que sucede? Explique.
b) a 30 cm de distancia.
Que sucede? Explique.
4. Coloque de nuevo el hilo de cobre sobre la aguja de la brújula, aproxime y retire rapidamente las puntas del hilo de cobre de los polos de la aguja. La operación de conectar el hilo de cobre a la pila tienen que ser lo más rápido posible, de lo contrario la pila se descarga (Fig 14). La aguja cambia de posición en el momento en que el hilo está conectado a la pila? De una explicación para lo que sucedió.
Figura 14: Esquema de montaje
(Cobre - papel - aguja –
pila)
5. Ponga el hilo de metal de manera que pase cinco veces sobre la aguja y paselo por debajo del plato, aproximando después, rapidamente, sus extremos a la pila. La aguja cambia mas de lugar en el ítem 4 o 5? Qué se puede deducir de ese hecho?
6. Aproxime el clavo (no imantado) de un alfiler o tachuela. El clavo atrae el alfiler?
7. Envuelva el hilo de cobre en el clavo, acerque, rapidamente, los extremos del hilo a la pila y acerque el clavo de algunas de las tachuelas (Fig 15). El clavo atrae las tachuelas?
Figura 15: Esquema de montaje
8. Retire la pila de las puntas del hilo. Sin estar conectadas las puntas del hilo con la pila, el clavo atrae las tachuelas? En caso contrario, hay alguna diferencia entre la atracción en este caso con relación al caso anterior (ítem 7) ?
Hasta 1820 se pensaba que existian dos fenómenos totalmente independientes entre sí: Los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Así, vimos en el Proyecto II que pedazitos de papel eran atraidos por una regla de plástico u otros objetos electrizados, mas no por los imanes. No obstante, en el año l820, Oersted descubrió, accidentalmente, que la corriente eléctrica produce un campo magnético, o sea, que en algunas circunstancias podemos mezclar fenómenos eléctricos y magnéticos.
Hoy en dia sabemos que para que eso acurra hay necesidad de que exista movimiento de cagas eléctricas. De esa forma, cargas eléctricas en movimiento ( corriente eléctrica) pueden producir un campo magnético. ( Fig 16).
Por otro lado, un imán
en movimiento puede formar un campo eléctrico y dar lugar a una
corriente eléctrica. Estos fenómenos son llamados de fenómenos
eléctromagnéticos y ellos son estudiados por el electromagnetismo.
En nuestro curso nos limitaremos al estudio del campo magnético
producto de cargas en movimiento, o sea. producidos por la corriente eléctrica.
Se dice que un imán
crea un campo magnético que sale del norte y va para el sur y podemos
esquematizarlo con lineas de campo (Fig 17). Una aguja de brújula
colocada sobre esas lineas se orientará de acuerdo a la dirección
de estas líneas.
Si colocamos cargas eléctricas en movimiento en el interior de un cable ( corriente eléctrica) ellas formarán un campo magnético al rededor del cable (Fig 18) que orientará la aguja. Si el cable pasa varias veces por una misma región , la suma de los campos magnéticos formados darán origen a un campo más fuerte.Un cable envuelto una vez se llama “espira”. Un cable envuelto varias veces formará lo que se llama “bobina”. De esa forma si enrollamos el cable 20 veces tendremos una bobina de 20 espiras.
El hierro del cual es formado el clavo del experimento es un material magnéticamente blando (ver Parte I), si bien que no totalmente. El hierro muy blando usado en los transformadores se llama “hierro dulce”.
El campo magnético de bobina enrollada en el clavo orienta los dominios magnéticos en él, mientras pasa la corriente. Con eso se logra un refuerzo del campo magnético, pues además del campo magnético de las espiras , entra a actuar el campo magnético producto del ordenamiento de los dominios magnéticos del hierro. Este tiene la propensión a aumentar mucho el campo magnético, por lo que es usado para motores eléctricos y transformadores.
Figura 18: Campo magnético
creado por el movimiento de cargas eléctricas en un cabo
Los fenómenos electromagnéticos son de importancia vital para la tecnología. Los fenómenos que hemos estudiado en nuestros proyectos, explican como la corriente eléctrica puede producir movimiento, lo que explica el funcionamiento de los motores eléctricos. Existen otros fenómenos que nosotros no estudiaremos aquí y que están relacionados con la inducción de corriente eléctrica por imánes en movimiento. Los dos fenómenos juntos explican como el movimiento de una turbina, en una hidroeléctrica, localizada lejos de nustra casa, puede hacer funcionar las paletas de una licuadora que estamos usando o de una locomotora eléctrica en nuestra ciudad.