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MAGNETOSTATICA

OBJETIVOS:  Medir el campo magnético.  Medir y analizar el efecto que tiene la fuerza de un conductor de corriente en un campo magnético homogéneo como una función de la corriente en varias longitudes y formas de conductores.  Determinar el factor de proporcionalidad entre fuerza y corriente como una función de la longitud del conductor. MARCO TEORICO:

La magnetostática es el estudio de todos los fenómenos físicos en los que intervienen campos magnéticos constantes en el tiempo. La magnetostática abarca desde la atracción que ejercen los imanes y los electroimanes sobre los metales ferromagnéticos, como el hierro, hasta los campos magnéticos creados por corrientes eléctricas estacionarias. De hecho ambos fenómenos están estrechamente relacionados, ya que las corrientes eléctricas crean un campo magnético proporcional a la intensidad de corriente y que disminuye con la distancia. Además todo cuerpo que entra en un campo magnético toma una imantación que depende de su naturaleza, y que generalmente pierde al retirarse de ese campo; algunos aceros conservan parte del magnetismo inducido o magnetismo remanente. Hay cuerpos paramagnéticos que son atraídos por los imanes (hierro, níquel, cobalto, etc.), y cuerpos diamagnéticos, que son repelidos por ellos.

Líneas de fuerza de una barra magnética.

No fue si no hasta el año de 1820, cuando Hans Christian orsted descubrió que el fenómeno magnético estaba ligado al eléctrico, que se obtuvo una teoría científica para el magnetismo.7 La presencia de una corriente eléctrica, o sea, de un flujo de carga debido a una diferencia de potencial, genera una fuerza magnética que no varía en el tiempo. Si tenemos una carga a una velocidad , ésta generará un campo magnético que es perpendicular a la fuerza magnética inducida por el movimiento en ésta corriente, así:

Para determinar el valor de ese campo magnético, Jean Baptiste Biot en 1820,8 dedujo una relación para corrientes estacionarias, ahora conocida como ley de Biot-Savart:

Donde

es un coeficiente de proporcionalidad conocido como permeabilidad

magnética, es la intensidad de corriente, el es el diferencial de longitud de la corriente y es la dirección de la corriente. De manera más estricta, es la inducción magnética, dicho en otras palabras, es el flujo magnético por unidad de área. Experimentalmente se llegó a la conclusión que las líneas de fuerza de campos magnéticos eran cerradas, eliminando la posibilidad de un monopolio magnético. La relación matemática se la conoce como ley de Gauss para el campo magnético:

(2) Además en la magnetostática existe una ley comparable a la de Gauss en la electrostática, la ley de Amparé. Ésta ley nos dice que la circulación en un campo magnético es igual a la densidad de corriente que exista en una superficie cerrada:

Cabe indicar que esta ley de Gauss es una generalización de la ley de BiotSavart. Además que las fórmulas expresadas aquí son para cargas en el vacío, para más información consúltese los artículos principales.

MATERIALES:              

Sensor cassy Adaptador de corriente Sensor de fuerza S+ 1N, y adaptador del sensor Trípode en forma de V, 20cm Varilla de 47 cm. Unidad sensora de 30 A Grupo de anillos conductores para medir la fuerza Fuente de potencia de alta corriente con cable Fuente de potencia AC/DC 0….15V Prensa múltiple 5 cables, 100cm, 2 rojos y 3 azules Bobina de campo, de 120 espiras con su respectivo soporte PC con Windows 95/98/NT o mejor versión Software cassy lab.

MONTAJE Y EECUCION  Fuerza del campo magnético en una bobina de aire: Para realizar el montaje deberá seguir los siguientes pasos con ayuda de la grafica 1 y asi poder empezar a desarrollar la practica. 1. conectar a las fuentes los cables rojos y azules como se muestra en la figura 1. 2. instalar el adaptador al sensor de fuerza. 3. conectar el sensor cassy por puerto serial al PC. 4. conectar el sensor cassy con el adaptador de corriente al toma corriente. Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos: 1. ingresar al cassy lab dar clic en cerrar la ventana 2. En la nueva ventana (ajustes) que aparece dar clic en cargar ejemplo. 3. En la ventana de ejemplos de ensayo dar clic en Física y luego en la práctica llamada FUERZA EN UN CAMPO MAGNETICO DE UNABOBINA SIN NUCLEO. Se da clic en cargar ejemplo cargar ejemplo (Sin Power-Cassy). 4. Cerrar las ventanas que aparecen excepto la ventana de ajustes. 5. En la ventana de ajustes y en la pestaña general se activa el sensor Cassy con un clic, como se muestra en la figura 2. 6. Cerrar la ventana de ajustes y en documento nuevo dar clic, para iniciar las nuevas mediciones.

BIBLIOGRAFIA: Textos sugeridos: SERWAY, Raymond. FISICA tomo ll, Quinta edición. Ed. Mc Graw Hill. Textos complementarios: SADIKU, Matthew. Elementos de electromagnéticos, Tercera edición. FLEISCH, Graus. Electromagnetismo con Aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo.

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