Toc-toc-A Ciencia: Experiencias magnéticas e electromagnéticas

1. Experiencias magnéticas e
electromagnéticas
IES «Ramón Mª Aller Ulloa – Lalín»

2. A forza electromagnética é unha das 4 forzas
fundamentais da natureza.
MAGNETISMO
Interacción Intensidad
e Relativa
Alcance Partícula
Mediadora
Forte 1 Corto Gluón
Electromagnética 0.0073 Longo Fotón
Débil 10-9 Moi
Corto
W,Z
Gravitacional 10-38 Longo Gravitón

3. Experiencia 1: Canón de Gauss
Este dispositivo utiliza unha sucesión de imáns e bólas para
acelerar magneticamente un proxectil, neste caso unha bóla de
aceiro.
O deseño deste canón baséase no péndulo de Newton, no que
unha serie de bolas que están en contacto transmiten o impulso
dunha que golpea na primeira ata a última, que sae disparada.
Neste experimento o impulso inicial é aportado por
unha bola atraída por un imán que transmite o
impulso a última de varias que están unidas por
unha forza magnética, facendo que a ultima saia
disparada a vez que é atraída polo imán seguinte.
Así prodúcese unha reacción en cadea que vai
acelerando as bolas ata que a última sae
disparada.

4. O magnetismo da terra
Outros corpos celestes coma á lúa ou Marte
que non teñen un núcleo fluído non teñen un
campo magnético que os protexa.
A terra ten un poderoso campo magnético, compórtase coma
se fose un enorme imán.
Este comportamento da terra débese a que no seu núcleo exterior
prodúcense movementos de metais, principalmente ferro fundido.
O coñecemento da orientación do campo magnético da terra permite que
nos poidamos orientar utilizando un compás.
O polo norte do compás é atraído dende o polo norte
da terra porque alí esta o polo sur magnético da terra.

5. O magnetismo da terra
O magnetismo do planeta protexe o ADN humano dos
perigosos Raios Cósmicos
O Campo Magnético da terra
interactúa coas partículas do
vento solar e co campo
magnético do sol, xerando
efectos luminosos como as
auroras boreais e austrais.
Nos últimos 100 000 000 de anos os polos da terra invertéronse 200 veces

6. Experiencia 2: Compás caseiro
Un compás está formado por unha agulla imantada que xira, co mínimo
rozamento, arredor dun eixe. Esta agulla acóplase co campo magnético
terrestre, de tal maneira que a parte da agulla orientada cara ao norte
correspóndese co seu polo norte magnético.
A construción dun compás caseiro é sinxela, hai que usar un obxecto magnetizado:
un imán ou unha agulla imantada por rozamento durante 15 ou 20 segundos
contra un dos polos do imán (se queremos que a punta indique ao norte debemos
rozala co polo sur do imán).
A continuación colocámola sobre un
elemento xiratorio con moi pouco
rozamento. Neste caso un disco de
cortiza que flota sobre auga.

7. Imáns permanentes
• Os imán son coñecidos desde a antigüidade.
• Un imán posúe dous polos, norte e sur.
• Se se parte un imán pola metade non se illan os polos,
senón que se obteñen dous novos imáns con un par de
polos cada un: non se pode ter un polo illado do outro.
Interacción entre polos magnéticos.
Polos magnéticos iguales repélense e polos magnéticos distintos atráense

8. Imáns permanentes
Os imáns permanentes poden clasificarse en catro tipos:
• Neodimio-ferro-boro : potentes e difíciles de desmagnetizar
• Samario-cobalto: potentes e difíciles de desmagnetizar
• De cerámica ou ferrita :bastante potentes e difíciles de
desmagnetizar
• Alnico : desimántanse con facilidade

9. Experiencia 3: O lapis máxico
Esta montaxe está formada por
unha estrutura realizada en
Madeira.
Esta estrutura serve para situar a
unha altura precisa un imán e
conseguir que un lapis se
manteña en posición vertical coa
punta afiada apoiada sobre un
disco metálico prateado

10. Materiais e magnetismo
Materiais ferromagnéticos: ferro, níquel, cobalto
Adquiren propiedades magnéticas ao sometelos a un campo magnético
e manteñen esa característica ao retirar ese campo indutor.
Materiais paramagnéticos: magnesio, titanio,..
Adquiren propiedades magnéticas ao sometelos a un campo magnético
e manteñen pero PERDEN esa característica ao retirar ese campo
indutor.
Materiais diamagnéticos: cobre, aluminio,grafito, silicio..
NON Adquiren propiedades magnéticas ao sometelos a un
campo magnético pero poden repeler ou reaccionar
contra o campo indutor provocando fenómenos de
levitación..

11. Experiencia 4: Levitación diamagnética
Nun principio os motivos poden ser dous:
• Xeración dun campo magnético oposto ao do imán por efecto da indución
electromagnética de Faraday-Henry e a lei de Lenz.
• Diamagnetismo. Algúns materiais, entre eles o cobre, cando se colocan no
interior dun campo magnético, magnetízanse en sentido contrario ao campo.
Os materiais que teñen esta propiedade denomínanse diamagnéticos.
Este experimento servirá para deducir cal dos dous fenómenos mencionados ten
máis influencia no retardo da caída dos imáns.
Caída retardada dun imán de
neodimio polo interior dun tubo de
cobre.
A experiencia repítese cun tubo
pechado e un aberto cun corte
lonxitudinal, compáranse as
velocidades de caída e reflexiónase
sobre os motivos do retardo.

12. Electromagnetismo
En 1820 o científico danés Hans Cristian Oersted descubriu
o electromagnetismo, fenómeno polo cal, unha corrente que
circula por un condutor xera un campo magnético arredor
del e cuxas liñas de forza seguen a regra da man dereita ou
do sacacorchos.
Solenoide / Bobina: Ao envolver o
condutor sobre si mesmo o efecto
magnético do condutor refórzase.
Electroimán : Ao introducir no
solenoide un núcleo de ferro o
efecto magnético refórzase
enormemente.

13. Experiencia 5: Experiencia de Oersted
A experiencia que se realiza é a mesma que, segundo contan as crónicas,
realizou Oersted.
Faise circular unha corrente por un condutor conectado a unha pila
de 4,5 ou 9 voltios e sitúase nas proximidades del un compás. A agulla
imantada do compás xira polo campo magnético provocado pola corrente
eléctrica no sentido das
liñas de forza do campo.

14. Electroimáns
Electroimán : Un electroimán é pois un dispositivo que se
comporta como un imán cando se alimenta con corrente
eléctrica.
Trátase de un dispositivo magnético regulable no que se
cambia a polaridade cambiando o sentido da corrente.

15. O motor eléctrico
Un motor eléctrico é unha máquina que transforma enerxía eléctrica en enerxía
mecánica (movemento).
O movemento do motor baséase na
repulsión e atracción oportunamente
sincronizada dos imáns e electroimáns que
forman parte das partes móbiles e
estáticas do mesmo.
A electricidade que alimenta o motor vaise
transformar con bobinados de cobre en
campos magnéticos cambiantes. Estes
campos magnéticos van producir
movemento por atracción e repulsión
magnética

16. Experiencia 6: Motor simple con pila cilíndrica
Este é, probablemente, o motor de funcionamento
continuo máis simple que se pode construír.
Unha pila cilíndrica en vertical serve de apoio e
guía a un condutor que ten a forma adecuada para
que xire á vez que conduce a corrente entre
o positivo e o negativo da pila.
O campo magnético que se produce fai que o
condutor interactúe cun imán sobre o que se apoia
a pila.
Cando a espira condutora toca no imán, pegado no
polo positivo da pila, pasa a corrente e créase un
campo magnético arredor do condutor que o
impulsa.

17. Experiencia 7: Motor simple 2
Este motor está constituído por unha bobina con unhas poucas espiras que xira
apoiada sobre dous clips que están enganchados a unha pila de petaca.
O obxectivo desta práctica é que se comprendan e se aplique o principio do
electromagnetismo á construción dun motor eléctrico.
A sinxeleza desta máquina favorece a comprensión do fenómeno.

18. Experiencia 8: Motor Mendocino
(Motor de enerxía fotovoltaica con rotor levitante)
Este motor está movido pola enerxía eléctrica xerada nas células fotovoltaicas
montadas no rotor, un rotor cadrado cunha célula en cada unha das
caras. As placas solares están conectadas por parellas a cada unha das dúas
bobinas das que consta o motor. Ao circular corrente polas bobinas, xérase un
campo magnético que se acopla cun imán permanente situado no estator (base).
Para poder utilizar células
fotovoltaicas de pequena
potencia substitúense os
apoios do motor por campos
magnéticos facendo que o
rotor levite sobre o estator.
Desta maneira conséguese
que o motor xire aínda en
condicións de pouca luz
grazas a que o efecto do
rozamento nos apoios e co aire
é desprezable..

19. Agradecementos a Antonio Lomba pola información, o material e axuda
ofrecida.
http://www.tecnoloxia.com/
Ligazóns