El magnetismo, trabajo y laboratorio de física

PRE-LABORATORIO

  1. Historia del magnetismo.

  2. Explica el campo magnético generado por un solenoide.

  3. Propiedades de los imanes.

Historia del magnetismo. Las propiedades magnéticas de algunos materiales eran notas desde la antigüedad.: los Griegos conocían las propiedades del ámbar, que frotado producía pequeñas descargas eléctricas ( en efecto la palabra electricidad deriva del nombre griego del ámbar). En época romana en el libro “Historia natural” de Plinio el viejo (23-79dc) se relata que el nombre “magneto” deriva del nombre de un pastor cretense que descubrió que algunas piedras atraían el hierro de sus utensilios (magnetita Fe3O4). Conocer estas propiedades no significó entenderlas, pero fueron aprovechadas, por ejemplo, para la construcción de brújulas: en China hubo diferentes estudios sobre el magnetismo hasta llegar al siglo XI cuando efectivamente lograron construir un instrumento que orientara la navegación, y, ya en el siglo XII, las brújulas fueron introducidas por los Árabes en el Mediterráneo.

Los primeros estudios modernos sobre el magnetismo son del físico y médico inglés William Gilbert (1544 -1603) que publicó su trabajo “De magnete magneticisque corporibus “ donde presenta conceptos nuevos como polos magnéticos, fuerzas eléctricas etc., y presenta la Tierra como un gran imán, explicando así el funcionamiento de las brújulas.

En 1800 empiezan los estudios sobre el electromagnetismo con Hans Christian Oesterd ,y seguirán con los de Ampere, Faraday hasta llegar a las ecuaciones de Maxwell, que unifican los conceptos de campo magnético y eléctrico, y serán fundamentales, por ejemplos, en inventos como el bombillo eléctrico de Edison.

Explica el campo magnético generado por un solenoide. El solenoide es un dispositivo que consiste en un alambre cubierto por aislante, enrollado en forma helicoidal (bobina). Su interior es hueco y allí se genera un campo magnético muy intenso; con el uso de las limaduras de hierro se puede observar que el campo en el interior es constante y paralelo al eje del solenoide, en los extremos las lineas empiezan a abrirse en abanico con un efecto borde, pero el campo magnético es muy débil: hay que considerar que el campo que se forma es proporcional al numero de espirales del solenoide y al intensidad de la corriente que se utiliza.

solenoide

solenoide

campo de un solenoide

campo de un solenoide

Propiedades de los imanes. La capacidad de atraer materiales ferromagnéticos como hierro, acero, óxidos mixtos sintetizados (ferritas) y en menor grado níquel y cobalto.

Tienen dos polos el norte y el sur: un imán suspendido siempre se orientará en dirección de los polos terrestres (el principio de la brújula).

Los polos opuestos de dos imanes se atraen , mientras que los iguales se repelen.

Un imán partido sigue siendo un imán con sus dos polos.

La capacidad de imantar temporalmente otros materiales ferromagnéticos.

La propiedad de atraer se pierde a temperaturas elevadas (más de 700°C).

laoratorio 1

laboratorio 1

¿Señalan ambas brújulas los mismos polos norte y sur?

Genéricamente si, porque señalan la misma dirección, pero no se puede pretender precisión en una brújula casera, sirve sólo para orientarse genéricamente sin llegar a una dirección establecida.

laboratorio 2

laboratorio 2

Toca algunos clips con el electroimán. ¿Qué sucede? ¿A que se debe esto?

El electroimán atrae los clips porque se ha creado un campo electromagnético.

Desconecta uno de los extremos del cable de la batería. ¿Qué sucede? ¿Porque sucede?

El electroimán ya no atrae los clips porque ya no está generando un campo electromagnético.

laboratorio 3

laboratorio 3

) ¿Que son materiales ferro-magnéticos?

Son el hierro, cobalto, níquel y sus aleaciones: tienen la característica de imantarse con mayor facilidad y de conservar su imantación.

b) ¿Cuales son los materiales ferro-magnéticos en el “Laboratorio 3”?

El hierro.

c) Conclusiones.

La atracción y la repulsión magnética no hallan obstáculos, pueden disminuir en presencia de algunos materiales como el hierro, pero seguirán presentes; solo materiales de un cierto espesor aíslan los imanes (es relativo a la fuerza del imán).

POST-LABORATORIO

  1. ¿Que tienen en común el campo magnético producido por un imán recto y el producido por una bobina?

  2. Imagina que estas en un barco en el medio del mar, donde no logras ver la costa, ¿Como sabes hacia donde debes guiar tu barco?

  3. Haz una investigación de las biografías de Tomas Edison y Hans Christian Oesterd.

1) Son campos similares, se diferencian por la distribución de las lineas de campo, considerando que el numero de lineas de campo está relacionada con la magnitud del mismo, fuera del solenoide se ven lineas débiles y espaciadas, respecto a las que se ven en el campo creado por el imán.

campo magnético producido por un imán recto

campo magnético producido por un imán recto

campo de una bobina

campo de una bobina

2) Necesito tener más información: ¿Tengo un mapa?, ¿Tengo una brújula? ¿Tengo idea de donde estaba antes de perderme?, ¿Se en que océano o mar me perdí? 🙂 Si me preguntas como orientarme genéricamente en un hipotético mar la respuesta es que durante el día me oriento con la trayectoria del sol que me indica el este al amanecer y el oeste al atardecer

orientarse con el sol

orientarse con el sol

y en las noches no nubladas, busco la estrella Polar que indica el norte en el hemisferio Norte,

la estrella Polar

la estrella Polar

mientras que en el hemisferio Sur busco la Cruz del Sur, que más o menos me indica el rumbo Sur.

como conseguir el Sur, gracias a la Cruz del Sur

como conseguir el Sur, gracias a la Cruz del Sur

Otra indicación, en las noches de luna menguante o creciente es que la luna en forma de C es menguante y sus puntas señalan el oeste y cuando la luna es creciente sus puntas señalan el este.

la luna menguante

la luna menguante

3)TomasEdison o mejor dicho Thomas Alva Edison ( Milan, Ohio 11 de febrero de 1847- West Orange-N.Jersey 18 de octubre de 1931) inventor e empresario estadunidense.

Él mismo cuenta la anécdota de que tuvo problemas con su primer maestro y desde allí siguió estudiando en casa, con su madre .Fue un autodidacta con gran amor para la lectura y desde pequeño demostró su espíritu emprendedor, publicando un periódico que el mismo vendía en los trenes, era conocido también por saber arreglar cualquier tipo de aparato. Aprendió telegrafía y este fue su primer trabajo regular. En 1868 patentó su primer invento: una maquina para el recuento mecánico de votos para el Congreso, no tuvo éxito pero al poco tiempo el “Edison Universal Stock Printer” una impresora para la cotizaciones de la Bolsa, cotizó a él como inventor: en el transcurso de su vida logrará patentar alrededor de más de 1000 inventos, en su laboratorio de Menlo Park. Su nombre es ligado al perfeccionamiento del teléfono, al bombillo eléctrico, al fonógrafo, a los aportes a la telegrafía sin hilos y al industria cinematográfica. Hay que recordar también que fue uno de los fundadores de “General Electric”, una de las compañías más antiguas y activas en el mundo.

Hans Christian Oesterd (Rudkobing 14 de agosto de 1777- Copenhague 9 de marzo de 1851) físico y químico danés. Estudió Fisica y Farmacia en la Universidad de Copenhague. De observaciones casuales sobre la “pila de Volta” descubrió la relación entre electricidad y magnetismo: la difusión de su publicación “Experimenta circa effectum conflictus electri inacum magneticam” sentó las bases del electromagnetismo, con los estudios posteriores de Ampere y Faraday.

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