Electromagnetismo

GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUE
UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL
CHICLAYO
“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
Equipo Docente: Mg. Rosa Esther Guzmán Larrea, Mg. JackelinePatricia Murillo Tapia, Mg. Gloria Elizabeth Jiménez Pérez
Panamericana Norte 775 – Carretera a Lambayeque – Central Telefónica 612774
http://ugelchiclayo.regionlambayeque.gob.pe Portal UGEL.CHICLAYO
ACTIVIDAD INICIAL
1. GENERALIDADES
1.1. MAGNETISMO
Es una parte de la Física, que estudia las propiedades de los imanes. El término magnetismo se refiere a la
propiedad que manifiestan determinadas sustancias, especialmente algunos minerales de hierro, cobalto, níquel,
de atraer objetos de hierro.
1.2. IMÁN
Es toda sustancia que posee o ha adquirido la propiedad de atraer el hierro. Comúnmente son barras,
bloques o agujas imantadas de forma geométrica regular y alargada.Un imán además de atraer el hierro, níquel y
cobalto tienen las propiedades: Orientación magnética, polos magnéticos y desmagnetización.
A. TIPOS DE IMANES POR SU NATURALEZA
 IMANES NATURALES: La magnetita es un potente imán natural, su fórmula es Fe3O4 tiene la
propiedad de atraer todas las sustancias magnéticas. Está compuesta por óxido de hierro y puede
magnetizar a algunos cuerpos (especialmente el hierro), al colocarlos en contacto con ella.
 IMANES ARTIFICIALES PERMANENTES: Son las sustancias magnéticas que al frotarlas con la
magnetita, se convierten en imanes y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción.
 IMANES ARTIFICIALES TEMPORALES: Aquellos que producen un campo magnético cuando
circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán con núcleo.
Observación: La Tierra tiene dos polos magnéticos, el norte y el sur, por ello se comporta como un imán
gigantesco que posee un potente campo magnético, eso le hace capaz de atraer imanes haciéndolos señalar la
dirección norte – sur.
B. PARTES DE UN IMÁN
 EJE MAGNÉTICO: Es la línea que une los dos polos.
 LÍNEA NEUTRA: Es la línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.
 POLOS MAGNÉTICOS: Son los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más
intensas. Son el polo norte y el polo sur.
LEYES DEL MAGNETISMO
A. LEY CUALITATIVA
“Los polos magnéticos externos del mismo nombre se repelen y
los de nombres diferente se atraen”.
B. LEY CUANTITATIVA
“Las fuerzas que experimentan dos polos magnéticos, son
directamente proporcionales al producto de las masas magnéticas e inversamente proporcionales al
cuadrado de la distancia que las separa”.
𝐹 = 10−7
𝑚1 𝑚2
𝑑2
1.3. LÍNEAS DE FUERZA
Fueron propuestas por Faraday, para representar gráficamente el campo
magnético.
1.4. CAMPO MAGNÉTICO
Es el espacio que rodea a un imán, es la región donde el imán hace sentir su poder o acción.
La intensidad de un campo magnético llamada también “inducción magnética”, es una magnitud vectorial
que tiene la misma dirección y sentido que la fuerza magnética, cuyo valor indica la intensidad de la fuerza que
experimenta una carga magnética.
SESIÓN N° 04: MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO
COMPETENCIA CAPACIDAD INDICADOR
Explica el mundo físico,
basado en conocimientos
científicos
1.1. Comprende y aplica
conocimientos científicos.
1.2. Argumenta científicamente.
Sustenta las leyes del magnetismo, los principios y leyes del
electromagnetismo a partir de experiencias sencillas.
Recrea el modelo de un imán.
Suspender en un imán una columna de alfileres
¿Qué tienen los alfileres para ser atraídos por el imán? ¿Sabes de qué material están
hechos los imanes? ¿Qué metales comúnmente atraen los imanes? ¿Qué aparatos de
tu entorno usan imanes en su funcionamiento?
“PROMOCIÓN DEL USO DE MATERIAL DE LABORATORIO DE CIENCIAS PARA EL
LOGRO DE APRENDIZAJES SIGNIFICATIVOS DE CTA” - 2015
F: Fuerza de atracción o de repulsión (N)
m: Masa magnética (A x m) (ampere x metro)
d: Distancia de separación entre los polos magnéticos (m)

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1.5. CAMPO MAGNETICO PARA UNA ESPIRA CIRCULAR
En este caso el conductor tiene forma
circular, en el centro de esta el valor del
campo está dado por:
Donde:
I = Intensidad de corriente
d = radio de la espira
En el año 1.600 el inglés William Gilbert (1544 – 1603), médico de la reina Isabel I, publicó un famoso
tratado, De magnete, en el que compendió el conocimiento que se tenía en su época sobre los fenómenos
magnéticos. Analizó las diferentes posiciones de la brújula y propuso que la Tierra es un enorme imán, lo que
constituyó su gran contribución. De esta forma pudo explicar la atracción que ejerce el polo norte sobre el
extremo de una aguja imantada. Asimismo, Gilbert se dio cuenta de que cada imán tiene dos polo, el norte (N) y
el sur (S), que se dirigen hacia los respectivos polos terrestres. Descubrió que polos iguales se repelen,
mientras que polos distintos se atraen, y que si un imán se calienta pierde sus propiedades magnéticas, las
cuales vuelve a recuperar si se le enfría a la temperatura ambiente.
1.6. CAMPO MAGNETICO DE UN SOLENOIDE
Se llama solenoide (bobina) al sistema formado por varias espiras circulares paralelas recorridas por una
misma corriente. El campo magnético del solenoide se obtiene de la siguiente manera:
Donde:
N = número de espiras
I = intensidad de corriente
L = Longitud del solenoide
1.7. EFECTO DE OERSTED
Aun cuando los filósofos griegos presintieron
que las fuerzas eléctricas y las magnéticas tenían un
origen común, la experimentación desarrollada
desde Gilbert (1544-1603) en torno a este tipo de
fenómenos no reveló ningún resultado que indicara
que un cuerpo cargado en reposo es atraído o
repelido por un imán. A pesar de su similitud, los
fenómenos eléctricos parecían independientes de
los fenómenos magnéticos. Esta era la opinión de
los colegas de Christian Oersted (1777-1851) y
probablemente la suya propia hasta que un día de 1819, al finalizar una clase práctica en la Universidad de
Copenhague, fue protagonista de un descubrimiento que lo haría famoso. Al acercar una aguja imantada a un
hilo de platino por el que circulaba corriente advirtió, perplejo, que la aguja efectuaba una gran oscilación
hasta situarse inmediatamente perpendicular al hilo. Al invertir el sentido de la corriente, la aguja invirtió
también su orientación. Este experimento, considerado por algunos como fortuitos y por otros como
intencionado, constituyó la primera demostración de la relación existente entre la electricidad y el
magnetismo. Aunque las cargas eléctricas en reposo carecen de efectos magnéticos, las corrientes eléctricas, es
decir, las cargas en movimiento, crean campos magnéticos y se comportan, por lo tanto, como imanes.
1.8. LEY DE BIOT – SAVART
El físico Jean Biot dedujo en 1820 una ecuación que permite calcular el campo magnético B creado por un
circuito de forma cualquiera recorrido por una corriente de intensidad i.
Observen, que la aguja de la brújula se orienta perpendicularmente a la dirección de la
corriente. Este es el famoso experimento de OERSTED.
B = 0(NI/L)
F: Fuerza (N) que siente la masa magnética “m”
m0: Masas magnéticas de prueba y creadora del campo (A.m)
d: distancia entre M0 y M (en metros)
B: Campo magnético o inducción magnética (tesla)

B = 0 (I/2d)
𝑩 =
𝑭
𝒎 𝒐
=
𝒌. 𝑴
𝒅 𝟐

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
Donde:
B = Campo magnético (T)
I = Intensidad de corriente (I)
d = distancia al conductor (m)


1.9. ELECTROIMÁN
Es un dispositivo formado por un núcleo
de hierro dulce que adquiere propiedades
magnéticas al circular una corriente eléctrica por un hilo enrollado a su alrededor a modo de bobina, dando origen
a un campo magnético. Cuando la corriente cesa, el hierro se desimanta. Se emplea en los electromotores, timbres,
interruptores, para levantar chatarra, etc.
1.10. FLUJO MAGNÉTICO ()
Determina la cantidad de líneas de campo que pasan a través de una superficie. El flujo magnético a través
de una superficie se obtiene de la siguiente manera:
Donde
 =flujo magnético
B =campo magnético
S =área de la superficie
Cos= coseno del ángulo formado por la normal a la superficie y la
dirección de B.
1.11. LEY DE FARADAY
Siendo:
 = flujo magnético
t = tiempo de variación del flujo magnético.
1.12. LEY DE LENZ
En base al efecto de Faraday y el ruso Lenz determinó lo siguiente:
La corriente inducida se produce siempre en un sentido tal, que su acción magnética se opone al efecto que
la induce.
2. MATERIALES
Experiencia N° 01
 Imán
 Clavo
 Aguja de acero
 Barrita de hierro
 Caja de clips
 Brújula
 Alambre de cobre aislado
 Limaduras.
Experiencia N° 02 y 03
 Multímetro
 Bobina de 1500 espiras
 Cables de conexión
 Imanes cilíndricos
3. EXPLORACIÓN
EXPERIENCIA N° 01: RECREANDO UN IMÁN
Materiales:Imán, clavo, aguja de acero, barrita de hierro, caja de clips, brújula, alambre de cobre aislado,
limaduras.
1.1. Haciendo un imán por frotamiento: Si hiciéramos un imán a partir de una
aguja ¿Cómo reconoceríamos cuando la aguja es un imán? ¿Cómo
estaríamos seguros cuando la aguja ya no es un imán?
_______________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Prueba la aguja para ver si ahora es un imán. Explica como probaste la guja
y lo que encontraste.
______________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________
 = BScos
Fem = - /t
Esquema del experimento de Faraday con que
descubrió la inducción electromagnética.

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Haciendo un imán usando la corriente eléctrica. El electroimán
Prueba un clavo o una barrita de hierro y cerciórate que no es un
imán. Si este es un imán cámbialo por otro que no esté
magnetizado. Enrolla unas 20 vueltas de cable de cobre aislado
en el clavo o barrita de hierro. Conecta los terminales de la
fuente de CC en 3V a los terminales del cable enrollado puedes
usar un interruptor. Otra variante es usar baterías.
EXPERIENCIA N° 02: PRUEBA DE LA LEY DE INDUCCIÓN DE FARADAY
Materiales: Multímetro, bobina de 1500 espiras, cables de conexión, imanes cilíndricos y
de herradura.
2.1. Construye un circuito como se muestra en la figura, conecta la bobina al multímetro
con el selector en 25 mA.
2.2. Introduce y extrae lentamente el imán dentro de la bobina. Explica lo que observas en
el multímetro. ________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
2.3. Realiza el mismo procedimiento pero ahora en forma rápida. Explica lo que ves en el
multímetro.
____________________________________________________________________________________________________________________________
EXPERIENCIA N° 03: PRUEBA EL EFECTO DE OERSTED
Materiales: Multímetro, bobina de 1500 espiras, cables de conexión, imanes cilíndricos y de herradura, resistencia
2.1. Construye un circuito como se muestra en la figura, conecta la bobina al
multímetro con el selector en 25 mA.
2.2. Introduce y extrae lentamente el imán dentro de la bobina. Explica lo que
observas en el multímetro.
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
2.3. Realiza el mismo procedimiento pero ahora en forma rápida. Explica lo que
ves en el multímetro.
____________________________________________________________________________________________________________________________
EXPERIENCIA N° 03: PRUEBA DE LA LEY DE LENZ Y EL SENTIDO DE LA CORRIENTE INDUCIDA
Materiales: multímetro, bobina de 1500 espiras, cables de conexión, imanes cilíndricos
Armar el circuito como muestra la figura. Ubica el selector del multímetro en 25 mA. Luego con cierta rapidez,
introduce el polo norte del imán y luego sácalo
¿Qué nos indica si se induce corriente eléctrica?
___________________________________________________________________________________________________________________________
¿Qué sucede con la aguja del multímetro al momento de introducir y luego al sacar?
_________________________________________________________________________________________________________________________
4. REFLEXIÓN Y COMPARACIÓN
Interpretación de mis resultados
Elaborando mis conclusiones
5. APLICACIÓN
a) ¿A qué se debe que la magnetita pueda ejercer atracción magnética?
b) ¿Para qué sirve la regla de la mano derecha en el magnetismo?
c) ¿Cómo se induce corriente en un circuito?
d) ¿Qué es y para qué sirve un selenoide?
e) ¿Qué investigaron Jean B. Biot y Félix Savart?
f) Establezca diferencias entre ferromagnético, para magnético y diamagnético
MOTOR ELÉCTRICO. El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los
campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores
eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores
eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.
TRANSFORMADOR. Es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo
la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las
máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. Está constituido por dos
bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única
conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de
hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan
primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

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