Este documento presenta los resultados de 4 experimentos realizados para comprobar el modelo matemático de la fuerza magnética. Los experimentos midieron cómo varía la fuerza magnética con respecto a cambios en la corriente eléctrica, la longitud del conductor, y el ángulo entre el campo magnético y el conductor. Los resultados validaron que la fuerza magnética depende de estos factores tal como lo predice el modelo.

1. FRANCISCO M. PÉREZ R., J. CARLOS CEDEÑO V., JUAN M. GIL P.
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Alumnos Rol desempeñado Firma
Grupo Brigada Fecha de realización
1. Objetivos de aprendizaje
OBJETIVO GENERAL: El alumno comprenderá los efectos producidos por la interacción
de campos magnéticos y comprobará el modelo matemático de la fuerza magnética.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
• Deducir el modelo matemático para el cálculo del vector fuerza magnética que actúa
en un conductor recto inmerso en un campo magnético.
• Obtener experimentalmente el modelo matemático de la fuerza magnética con
respecto a la variación de corriente en el conductor.
• Obtener experimentalmente el modelo matemático de la fuerza magnética con
respecto a la variación de la longitud del conductor.
• Obtener experimentalmente el modelo matemático de la fuerza magnética con
respecto a la variación del ángulo formado por corriente en el conductor.
2. Introducción
La levitación magnética es una de las propiedades más características e importantes de
los superconductores. Gracias a la levitación se han podido construir trenes de alta
velocidad por levitación magnética (maglev). Este tipo de trenes levita sobre las vías
gracias a las fuerzas de interacción entre los campos magnéticos producidos en los imanes
o bobinas situados en el tren y en los rieles. Al levitar, el tren puede desplazarse sin que
haya ningún contacto con los rieles, con lo cual puede alcanzar velocidades muy elevadas.
La levitación magnética tiene también aplicaciones en otras áreas tecnológicas, como en el
almacenamiento de energía, ya que permite hacer girar indefinidamente una rueda
superconductora inmersa en un campo magnético de manera que almacene la energía
mecánica. Asimismo se aplica en medicina cardiovascular.
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2. FUERZA MAGNÉTICA
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3. Equipo y Material
Foto 1
Teslámetro digital
Foto 2
Teslámetro analógico
Foto 3
Soporte, imán y
conductor recto
Foto 4
Soporte Universal
Foto 5
Regla
Foto 9
Columpio conductor
Foto 6
Balanza digital 400 [g] y
resolución de 0.01 [g]
Foto 10
Bobina con goniómetro e
imán
Foto 7
Imán de herradura
Foto 11
Juego de conductores
impresos
Foto 8
Fuente de poder de 0-20
[V] 0-10 [A] de c.d

3. FUERZA MAGNÉTICA
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4. Desarrollo
Actividad 1 Fuerza magnética sobre un conductor con corriente
Utilizando el material y equipo propuesto, diseña un experimento para comprobar la
existencia de una fuerza magnética resultante, a partir de la corriente eléctrica que circula
a través de un conductor inmerso en un campo magnético.
Con la fuente de poder aplica una corriente eléctrica máxima de 4 [A]. Elabora el esquema
de conexión propuesto e indica la posición relativa de los vectores: corriente eléctrica (I),
campo magnético (B) y fuerza magnética (Fm) involucrados en este experimento.
Material y Equipo:
a. Soporte Universal
b. Imán de herradura
c. Columpio conductor
d. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de c.d.
e. Soporte
Comenta con tus compañeros sobre el experimento y registra tus observaciones.
Conclusiones del experimento
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4. FUERZA MAGNÉTICA
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Actividad 2 Fuerza magnética con respecto a la variación de la corriente eléctrica en
un conductor inmerso en un campo magnético.
Con el material y equipo propuesto, realiza un experimento donde puedas verificar el
comportamiento de la fuerza magnética cuando varía la corriente eléctrica en el conductor.
Equipo y Material:
a. Soporte universal
b. Regla
c. Balanza de 310 [g] y resolución de 0.01 [g]
d. Soporte, imán y conductor recto impreso
e. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de
c.d
Registra en una tabla el comportamiento de las variables del experimento. Analiza el tipo
de proporcionalidad en una gráfica y obtén el modelo matemático de la fuerza magnética
contra la variación de la corriente eléctrica (Fm= m I + b). A partir de la pendiente obtenida,
determina el valor del campo magnético del imán utilizado.
Conclusiones del experimento
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5. FUERZA MAGNÉTICA
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Actividad 3 Fuerza magnética con respecto a la variación de la longitud de un
conductor inmerso en un campo magnético.
Con el material y equipo propuesto, realiza un experimento donde puedas verificar el
comportamiento de la fuerza magnética cuando varía la corriente eléctrica en el conductor.
Equipo y Material:
f. Soporte universal
g. Regla
h. Balanza de 310 [g] y resolución de 0.01 [g]
i. Soporte, imán y conductores rectos
impresos de diferente longitud
j. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de
c.d
Registra en una tabla el comportamiento de las variables del experimento. Analiza el tipo
de proporcionalidad en una gráfica y obtén el modelo matemático de la fuerza magnética
contra la variación de la corriente eléctrica (Fm= m L + b). A partir de la pendiente obtenida,
determina el valor del campo magnético del imán utilizado.
Conclusiones del experimento
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6. FUERZA MAGNÉTICA
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Actividad 4 Fuerza magnética con respecto al ángulo formado entre las líneas de
campo magnético y un conductor por el que circula una corriente eléctrica.
Con el material y equipo propuesto, realiza un experimento, donde demuestres la relación
que hay entre la fuerza magnética con respecto a la variación del ángulo formado entre
las líneas de campo magnético y un conductor, por el que circula una corriente eléctrica.
Equipo y Material:
a. Soporte universal
b. Balanza de 310 [g], resolución 0.01 [g]
c. Soporte
d. Fuente de poder de 0 a 20 [V] 0-10 [A] de c.d
e. Bobina con goniómetro e imán
Registra en una tabla el comportamiento de las variables del experimento. Analiza el tipo
de proporcionalidad en una gráfica y obtén el modelo matemático de la fuerza magnética
contra el seno del ángulo (Fm=m senθ + b). A partir de la pendiente obtenida, determina el
valor del campo magnético del imán utilizado.
Conclusiones del experimento
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7. FUERZA MAGNÉTICA
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5. Bibliografía
• Jaramillo G., A. Alvarado. Electricidad y Magnetismo. Segunda edición. Ed. Trillas,
México, 2004.
• Serway R., J.W. Jewett. Electricidad y Magnetismo. Sexta edición. Ed. Thomson. México,
2005.
• Sears F., M. Zemansky, H. Young. Física Universitaria. Undécima edición. Ed. Pearson.
México, 2004.
• Tipler, P. A.: Física para la ciencia y la tecnología .Vol. 2, Ed. Reverté, España, 2003.
• Resnick R.,D. Halliday, K. Krane: Física. Vol. 2, Ed. CECSA, México, 2005.
6. Cuestionario previo
Se puede definir un campo magnético B en algún punto en el espacio en términos de la
fuerza magnética F que el campo ejerce sobre un objeto de prueba, que en este caso es
una partícula cargada que se mueve a una velocidad V. La relación entre estas variables
es:
F = q V x B
donde:
F: representa la fuerza magnética que actúa en una partícula
q: es la cantidad de carga de la partícula
V: es el vector velocidad con el cual la partícula se mueve
B: es el vector de campo magnético del punto donde se localiza la partícula.
Con respecto a la ecuación anterior,
1. ¿Qué pareja de vectores son perpendiculares siempre?
2. ¿Qué pareja de vectores pueden formar un ángulo cualquiera?
3. ¿Cuál será la expresión que permite obtener la magnitud de la fuerza magnética?
4. Si se tienen dos conductores paralelos con corriente eléctrica en la misma dirección,
¿los conductores experimentan una fuerza de repulsión o de atracción?
5. Y si los conductores son paralelos y sus corrientes circulan en dirección contraria, ¿la
fuerza es de atracción o repulsión?