LABORATORIO DE FÍSICA 3




CAMPO MAGNÉTICO

I. OBJETIVOS

Reconocer y observar las líneas de campo magnético de imanes permanentes.
Determinar experimentalmente el momento magnético de un imán permanente.

II. PRINCIPIOS TEÓRICOS

MAGNETISMO
Es una rama de la física que estudia fenómenos de atracción y repulsión de ciertos cuerpos en donde los polos siempre permanecen juntos (a diferencia del casoeléctrico donde los polos son independientes), razón por la cual en la naturaleza se manifiestan en forma de dipolo. Estos cuerpos usualmente son denominados imanes (magnetos).
El dipolo magnético genera líneas de campo dirigidas de norte a sur; es decir las direcciones van de un extremo del imán al otro (a diferencia de dos cargas eléctricas), tal como se muestra en la figura 1.

Figura 1: Líneasde campo de un dipolo magnético.

IMÁN
Es todo cuerpo que goza de dos propiedades, una consiste en atraer al hierro, mientras que la otra consiste en poder orientar en la dirección aproximada Norte-Sur geográfico, cuando se encuentra libremente suspendido y apoyado en su centro de gravedad.
CLASES DE IMÁN
a) Naturales: Cuando el ordenamiento molécula que tienen gozan de las propiedadesmagnéticas, por ejemplo la magnetita ().
b) Artificiales: Cuando a alguna causa externa un cuerpo se ve obligado a adquirir propiedades magnéticas; por ejemplo los electroimanes.
Algunos tipos de imanes se muestran el figura 2.

Figura 2: (a) Imán de barra. (b) Imán de herradura. (c) Imán cilíndrico

POLOS DE UN IMÁN
Es el nombre dado a aquellas zonas don de la atracción ejercida sobre el fierro semanifiesta con mayor intensidad.
Todo imán tiene dos orientaciones magnéticas, a los que denominamos Polo norte (extremo dirigido hacía el norte geográfico) y polo sur (al extremo dirigido al sur geográfico).

Figura 3: Líneas de campo magnético de la tierra. Notar el eje magnético y el eje geográfico de la tierra

LEY CUALITATIVA DEL MAGNETISMO
“Polos magnéticos del mismo nombre serepelen, mientras que polos magnéticos de diferente nombre se repelen”.
DIPOLO MAGNÉTICO
Un dipolo magnético es una aproximación que se hace al campo magnético generado por un circuito cuando la distancia al circuito es mucho mayor a las dimensiones del mismo. Todo dipolo genera un campo magnético que puede ser medido desde un punto de referencia.

Figura 3: Campo magnético de un dipolo alo largo del eje X.

Desde la figura 3, el campo magnético del dipolo medido a lo largo del eje X viene dado por
(1)

Donde es la permeabilidad magnética (4), es la distancia al centro del dipolo en metros y es el momento magnético.
El momento magnético es una propiedad que “mide” la fuerza de un imán, así como la carga eléctrica “mide”la fuerza del campo eléctrico.
El presente experimento consta de dos partes:
1da Parte Cualitativa:
Consiste en reconocer y graficar las líneas de campo magnético generados por los imanes cilíndricos en dos casos específicos, para ello se utilizará cartulinas prediseñadas especialmente para tal fin.

2ra Parte Cuantitativa:
Consiste en determinar el momento magnético experimental del imáncilíndrico (en realidad es un bloque de tres imanes cilíndricos), para ello variamos las distancias y obtenemos sus campos respectivos por medio del sensor de campo que registrará estos datos con el programa Logger Pro.
El programa ajustará los resultados mediante la ecuación
(2)
Comparando las ecuaciones (1) y (2) se calcula el momentomagnético ()
(3)

III. PARTE EXPERIMENTAL
a) Materiales y Equipos:

Un (01) sensor de campo magnético Vernier
Una (01) interfase Vernier
Una (01) fuente de poder de 6V. (Con cable USB incluido)
Una PC
Tres (03) imanes cilíndricos permanentes
Una (01) regla métrica de 100 cm
Un (01) pomo de limaduras de hierro
Tres (03) cartulinas A-4...