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El efecto de un campo magnético en cargas en movimiento: laboratorio de física

Publicado el 26 agosto, 2021

Campos magnéticos y cargas móviles

Un campo magnético es un área alrededor de un imán o carga en movimiento donde otros objetos pueden verse afectados por él. Las cargas en movimiento son, de hecho, la fuente de campos magnéticos, ya sean cargas que se mueven en el interior de una barra magnética o el campo magnético creado por un cable portador de corriente.

¿Pero sabías que las cargas en movimiento también se ven afectadas por campos magnéticos externos? Cuando envíe una carga a través de un campo creado por otra cosa, sentirá una fuerza.

En el laboratorio de hoy, vamos a investigar esta fuerza usando imanes y circuitos.

Pasos del laboratorio de física

Para completar esta práctica de laboratorio, necesitará:

  • Un alambre
  • Una batería grande: el tipo C funciona bien. Tener varios aumentará sus posibilidades de éxito.
  • Un interruptor
  • Un imán de herradura grande

Paso 1: conecte la batería, los cables y el interruptor en un bucle completo (un circuito completo). Mueva el interruptor a la posición ‘apagado’.

Paso 2: Coloque el cable de modo que se mueva entre los polos del imán. Debe apuntar a 90 grados a una línea entre los polos.

Paso 3: encienda el circuito y observe el cable. Anote sus observaciones.

Paso 4: Haz lo mismo con el cable apuntando paralelo a una línea entre los polos.

Nota: Después de un tiempo de estar conectado, la batería se agotará. Esto se debe a que no hay nada en el circuito como una bombilla u otro dispositivo, por lo que los electrones se mueven rápidamente a su alrededor, agotando la batería. Si esto sucede y desea continuar observando, conecte una batería nueva.

Si aún no lo ha hecho, ahora es el momento de pausar el video y completar el laboratorio. ¡Buena suerte!

Análisis de los datos

Una vez que haya terminado, es hora de analizar los datos de observación que ha recopilado. Probablemente notó que el cable se movió cuando encendió el circuito de 90 grados. Esto se debe a que el cable contiene cargas que se mueven dentro de él, y las cargas en movimiento sienten una fuerza cuando se colocan dentro de un campo magnético.

Cuando el cable se orientó paralelo a una línea entre los polos, no se sintió tal fuerza. Esto se debe a que los vectores de campo magnético, corriente y fuerza están todos a 90 grados entre sí. U otra forma de decirlo es que la fuerza sobre el alambre es igual a BIL sin theta. ‘B’ es la fuerza del campo magnético, ‘I’ es la corriente, ‘L’ es la longitud del cable y theta es el ángulo entre el campo magnético y la corriente. Para un imán de herradura, el campo magnético apunta directamente del polo norte al polo sur. Si este ángulo, theta, es cero (o 180 grados para el caso), entonces la fuerza es cero porque el seno cero es cero.

Pero como puede ver en el experimento, las cargas realmente sienten fuerzas dentro de los campos magnéticos.

Resumen de la lección

Un campo magnético es un área alrededor de un imán o carga en movimiento donde otros objetos pueden verse afectados por él. Las cargas en movimiento son, de hecho, la fuente de campos magnéticos, ya sean cargas que se mueven en el interior de una barra magnética o el campo magnético creado por un cable portador de corriente. Pero las cargas en movimiento también se ven afectadas por campos magnéticos externos. Cuando envíe una carga a través de un campo creado por otra cosa, sentirá una fuerza.

En el laboratorio de hoy, observamos cómo funcionaba esta fuerza. Si las cargas en un cable apuntan a 90 grados del campo magnético (líneas que van de un polo al otro para un imán), se sintió una fuerza. Si las cargas apuntan en paralelo, entonces no se sintió ninguna fuerza.

Los resultados del aprendizaje

Cuando haya terminado, debería poder:

  • Recuerda qué es un campo magnético y cómo se crea.
  • Explica la fuerza creada por un campo magnético.

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