Universidad de Sonora

Departamento de Fsia

Eletromagnetismo

Estudio de los imanes

Prtia 07

Mara Fernanda Moreno Lpez

Lieniatura en Fsia

Grupo 1 , Horario 17:00-19:00

Hermosillo - 15 de marzo de 2015

Estudio de los imanes 4 Maro terio

1. Introdu

in

En la prtia siguiente se estudia el omportamiento de los imanes en presenia

de otros imanes y el tipo de fuerza que maniestan entre ellos.

2. Objetivos

1. Identiar los polos de un imn.

2. Estudiar la forma omo interatuan los polos de los imanes.

3. Medir la fuerza que se ejeren dos imanes entre s al variar su separain.

3. Materiales

1. Dos imanes en forma de anillo.

2. 7 Cilndros hueos de aluminio, uyo dimetro interno sea de una a dos

pulgadas. La longitud de stos de al menos 4 entmetros. No es neesario

que todos sean iguales.

3. Una balanza granataria de 0.1 gramo.

4. Un metro de alambre de obre delgado, nmero 38 aproximadamente.

5. Base y barra vertial de aluminio para los imanes.

6. Base y soporte universal.

7. Cinta adhesiva (que se pueda esribir sobre ella).

8. Regla de 30 entmetros.

4. Maro terio

Los griegos desubrieron que la magnetita atrae fragmentos de hierro. Podemos

deir que ellos tenan onoimiento del magnetismo desde el ao 800 a.C.

En 1269, Pierre de Mariourt desubri que una aguja era de un imn de for-

ma esfria apunta en dire

iones que forman lneas que rodean al imn, pero en

dos puntos diametralmente opuestos, las lneas que se forman lo atraviesan. De

ahi que se les llam polos del imn a estos dos puntos. Experimentos siguientes

demostraron que todo imn, de ualquier geometra, siempre posee dos polos

llamados norte (N) y sur (S). Estos polos ejeren fuerzas sobre otros polos mag-

ntios omo las argas eltrias ejeren fuerzas entre s.

William Gilbert ampli el experimento de Mariourt y se bas en las dire

iones

en las que se posiiona una brjula para segerir que la Tierra es un imn per-

manente. Si a un imn en forma de barra se le suspende de su entro de masa

Mara Fernanda Moreno Lpez 1 Eletromagnetismo

Estudio de los imanes 5 Proedimiento

de manera que gire on libertad, girar hasta que su polo norte apunte al Polo

Norte geomtrio de la Tierra y su polo sur seale al Polo Sur geogro de la

Tierra. Por lo anterior se puede inferir que el Polo Norte geogro de la Tierra

es en realida un polo sur magntio y por el ontrario el Polo Sur es un polo

norte magntio.

La fuerza entre los polos magntios es similar a la fuerza entre argas eltri-

as, pero on la diferenia de que una arga eltria se puede aislar y un polo

magntio no. Todo imn, no importa en uantos trozos se divida, ada uno

tendr siempre un polo norte y un polo sur.

5. Proedimiento

Primer objetivo: Identiar los polos de un imn

1. Con uno de los extremos de un pedazo de hilo, sujete un imn y enseguida

ulguelo del soporte universal, prourando que la parte que uelga sea de

unos 15 entmetros de longitud. Observe la gura 1.

2. Gire un poo el imn y djelo que osile hasta que prtiamente quede

en reposo. Observe qu ara del imn apunta haia el norte geogro y

pngale un pedaito de inta adhesiva para distinguirla.

3. Vuelva a girar el imn y djelo que se estabilie. Observe si la misma ara

del imn es la que apunta haia el norte geogro.

4. Gire el soporte universal y deje que el imn se vuelva a estabilizar. Observe

si la misma ara del imn apunta en el sentido indiado anteriormente. Si

es as al pedazo de inta adhesiva pngale la letra N indiando que ese es el

Polo Norte del imn. A la ara opuesta, que apunta haia el sur geogro,

pguele otro pedazo de inta y esriba en ella la letra S indiando que ese

es el Polo Sur del imn.

5. Repita los pasos 1, 2, 4 y 4 para el segundo imn en forma de anillo.

6. De ese modo quedan determinados los polos Norte y Sur de ada imn, lo

ual servir para desarrollar el siguiente objetivo.

Mara Fernanda Moreno Lpez 2 Eletromagnetismo

Estudio de los imanes 5 Proedimiento

Figura 1: Primer objetivo.

Segundo objetivo: Estudiar la forma omo intertuan los

polos de los imanes

1. Uno de los imanes usados en el objetivo previo, uguelo en el soporte

universal mediante el hilo de obre, prourando que la longitud que uelgue

sea de unos 30 entmetros. Vea la gura 1 para llevarlo a abo.

2. Al imn que uelga arquele el segundo imn a unos 10 entmetros de

separain, prourando que queden frente a frente polos opuestos. Observe

el efeto que se produe en el magneto olgado y a partir de ello deduza

mo intera

ionan los polos opuestos.

3. Repita el paso 2, pero ahora aerando el segundo imn de tal modo que

queden frente a frente polos iguales. Observe el efeto que se produe en

el magneto olgado y a partir de ello deduza la forma mo intera

ionan

los polos iguales de un imn.

Figura 2:

4. A partir de los resultados obtenidos en los pasos 2 y 3, determine los

polos del imn de barra. Para llevarlo a abo, aerque el imn de barra

Mara Fernanda Moreno Lpez 3 Eletromagnetismo

Estudio de los imanes 5 Proedimiento

al magneto que uelga del alambre y basado en el efeto que observe,

determine dnde est el polo norte y dnde el polo sur de diho magneto.

Guese por la gura 3 para llevarlo a abo.

Figura 3: Segundo objetivo.

Terer objetivo: Medir la fuerza que se ejeren dos imanes

entre s al variar su separain

1. En la barra vertial de aluminio oloque el primer imn en forma de anillo,

de tal modo que desanse en la base de aluminio. Puede ser ualquiera de

los dos.

2. Con la balanza mida la masa del segundo imn en forma de anillo.

3. Enseguida, oloque este segundo imn en la barra vertial de aluminio,

prourando que queden frente a frente polos iguales. Es deir que entre

el primero y segundo imn exista repulsin. No deje aer los magnetos

porque pueden quebrarse.

4. Cuando ambos queden estables en la barra, vertial de aluminio, mida

la separain entre los polos que estn frente a frente. Proure que la

mediin de la separain se lleve a abo entre las dos superies de los

imanes y no entre sus prote

iones, si es que stos poseen.

5. Enseguida, mida la masa a uno de los ilindros hueos de aluminio. Ahora

agrguelo suavemente a la barra vertial de aluminio, de tal modo que

desanse sobre el segundo imn. Guese por la gura 4 para llevarlo a

abo.

6. Una vez que el sistema se ha estabilizado, mida la separain entre los

polos de los imanes que estn frente a frente.

7. Repita el pasos 5 y 6 para un segundo ilindro hueo, sin quitar el primero.

8. Siga agregando ilindros hueos de aluminio, uno por uno, y repita los pa-

sos 5 y 6 de este objetivo. Deje de agregar ilindros hasta que la separain

de los imanes sea de 0.5 entmetros aproximadamente.

Mara Fernanda Moreno Lpez 4 Eletromagnetismo

Estudio de los imanes 6 Resultados

Figura 4: Terer objetivo.

6. Resultados

Primer objetivo

1. Se orientaron siempre los dos imanes en la misma dire

in o se orienta-

ban en diferentes dire

iones?

Se orientan en la misma dire

in.

Segundo objetivo

1. Cuando aer los imanes on los polos diferentes frente a frente qu

fenmeno observ en el imn olgado?

Se atraa haia el otro imn

2. Cuando aer los imanes on los polos iguales frente a frente qu fen-

meno observ en el imn olgado?

Giraba a la ara ontraria a la del imn que aerabamos.

Terer objetivo

1. Mida la fuerza magntia del primer imn sobre el segundo, alulando

el peso de los objetos que otan, para ada una de las separaiones. Es

deir que las masas sern el segundo imn y los ilindros de aluminio que

se agreguen en ada aso.

Mediin Masa (m) Fuerza magntia (Fm) Separain (d)

1 0.06 0.589 0.027

2 0.097 0.951 0.019

3 0.132 1.295 0.014

4 0.168 1.648 0.012

5 0.205 2.01 0.01

6 0.24 2.35 0.009

7 0.275 2.7 0.007

8 0.312 3.06 0.006

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Estudio de los imanes 7 Preguntas

2. Haga una gra de la fuerza magntia en funin de la separain de

los dos imanes.

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

Figura 5: Fuerza eletromagntia ontra distania.

7. Preguntas

Primer objetivo

1. Qu fenmeno es el que origina que los imanes (que pueden girar sin

fri

in) se orienten siempre en la dire

in norte-sur?

La Fuerza del ampo magntio terrestre.

2. Cuando fue desubierto este fenmeno estudiado a qu dispositivo dio

origen? para qu sirvi?

Dio origen la brjula. Dispositivo que sirve para orientar a las naves, se-

alando en las dire

iones norte y sur geogras.

Segundo objetivo

1. A partir de los efetos observados en el imn olgado uando se ponen

frente a frente polos distintos Qu onlusin obtiene sobre las fuerzas

que se ejeren polos diferentes?

Polos distintos de atraen.

2. En base a los efetos observados en el imn olgado uando se ponen

frente a frente polos iguales Qu onlusin obtiene sobre las fuerzas que

se ejeren polos iguales?

Polos iguales se repelen.

3. Cmo determin los polos del imn de barra?

Aerandolo a la ara Sur del imn olgado y el iman gir y se detuvo en

la ara Norte, por lo que la ara del imn de barra era la Sur.

Mara Fernanda Moreno Lpez 6 Eletromagnetismo

Estudio de los imanes 8 Bibliografa

4. En el aso de la eletriidad se pueden tener argas eltrias aisladas. En

el aso del magnetismo es posible tener polos ailados? mo se puede

omprobar su respuesta?

No se puede aislar un polo magntio. Cuando se rompe un imn ada

trozo adoptara dos polos magnetios. Se puede omprobar en la prtia

partiendo un imn en dos.

Terer objetivo

1. Cmo fue la fuerza mangtia entre los imanes onforme la separain

entre ellos deree?

Mayor.

2. Si la separain disminuye a la mitad, la fuerza ree el doble?

No.

3. Qu tipo de gra enontr?

Una parbola.

4. Cules fuerzas son las que provoan que las masas que otan puedan

mantenerse en equilibrio? Haga un diagrama de las fuerzas.

La fuerza gravitaional haia abajo y la fuerza magntia haia arriba.

b

O

Fm

Fg

8. Bibliografa

inbook, Serway,Jewett, Eletriidad y magnetismo, Fsia vol. II, 2005, 6ta

ed.

Mara Fernanda Moreno Lpez 7 Eletromagnetismo

IntroduccinObjetivosMaterialesMarco tericoProcedimientoResultadosPreguntasBibliografa