Experimento de Inducción Electromagnética: Observaciones y Fundamentos

Resultados

Al acercar o alejar un imán de una bobina (introduciéndolo y luego sacándolo), la aguja del galvanómetro se movía. Observamos lo siguiente:

• Si el polo norte del imán entraba, la aguja del galvanómetro se movía hacia la derecha y, al salir, se movía hacia la izquierda.
• Si el polo sur del imán entraba, la aguja del galvanómetro se movía hacia la izquierda y, al salir, se movía hacia la derecha.
• Al invertir los conectores, se invertían los efectos: si el polo norte del imán entraba, la aguja del galvanómetro se movía hacia la izquierda y, al salir, se movía hacia la derecha; si el polo sur del imán entraba, la aguja del galvanómetro se movía hacia la derecha y, al salir, se movía hacia la izquierda.

Es importante recordar que un galvanómetro es una herramienta que se utiliza para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina.

Interpretación de los Resultados

No se realizaron cálculos durante las experiencias en el laboratorio porque se llevó a cabo un trabajo cualitativo. Cuando existe corriente, la aguja se “perturba”, por eso se mueve hacia la derecha o la izquierda; cuando deja de existir esa corriente, la aguja “quiere” volver a su estado primitivo y natural en el valor 0, por lo que se puede decir que, de algún modo, se “equilibra” aquella perturbación. Cuando se cambian de lugar los conectores, los cambios en los resultados que se observan en el galvanómetro se deben a que la corriente cambia su sentido.

El hecho de que la aguja del galvanómetro se mueva indica que existe corriente pasando por su bobina. Esta corriente no se originó de la nada, sino que lo hizo a partir del campo magnético variable que genera el imán en movimiento que, a su vez, genera un campo eléctrico que obliga a los electrones de la bobina a moverse. Este movimiento es el que mide el galvanómetro y se denomina corriente eléctrica.

Conclusiones: La Relación entre Electricidad y Magnetismo

En este trabajo, se observa que la electricidad, con su correspondiente campo eléctrico, y el magnetismo, con su correspondiente campo magnético, tienen un punto de conexión muy importante: el electromagnetismo. Este fenómeno surge de las características de los dos anteriores y las comparte. Un campo magnético variable implica la presencia de un campo eléctrico y un campo eléctrico variable implica la presencia de un campo magnético. Esto está explicado por las leyes de Faraday-Henry y de Ampère-Maxwell.

El electromagnetismo fue explicado por Maxwell, quien desarrolló cuatro ecuaciones y completó la ley de Ampère, que se encontraba incompleta.

Los campos eléctricos tienen su origen en las diferencias de voltaje: cuanto más elevado sea el voltaje, más fuerte será el campo resultante. Los campos magnéticos tienen su origen en las corrientes eléctricas: una corriente más fuerte resulta en un campo más fuerte. Un campo eléctrico existe aunque no haya corriente. Cuando hay corriente, la magnitud del campo magnético cambiará con el consumo de poder, pero la fuerza del campo eléctrico quedará igual.

Siguiendo esta línea de análisis, podemos concluir que un campo electromagnético es un campo producido por aquellos elementos cargados eléctricamente, que afecta a partículas con carga eléctrica. Para concluir, y retomando una de las hipótesis, el imán, que genera un campo magnético que, a su vez, genera un campo eléctrico (generado por las diferencias de voltaje), actuará como una fuente de voltaje variable, ya que el campo eléctrico obligará a los electrones de la bobina a moverse (de acuerdo a cual sea el polo que se introduce en ella), generando una corriente eléctrica que se medirá posteriormente en el galvanómetro. El hecho de que sea una fuente de voltaje variable y no constante (como una pila) se debe meramente a que la aguja en el galvanómetro no se queda estática en algún valor, sino que oscila.

Conceptos Adicionales sobre Magnetismo

Producto vectorial: A x B= -B x A

A= (a1, a2, a3) B= (b1, b2, b3)

A x B= (a2.b3-a3.b2; -(a1.b3-a3.b1); a1.b2-a2.b1)=modulo A. Modulo B. cos ángulo entre A y B

A x B= C ----> A.C= 0 y B.C= 0, C es perpendicular a A y a B.

La fuerza magnética depende de la distancia, no es necesario que los cuerpos se toquen. Es de atracción y de repulsión. Un imán en su punto medio tiene fuerza magnética= 0N (no atrae ni repele).

Materiales como el hierro, el cobalto y el níquel se magnetizan.

Las brújulas se alinean con la dirección del campo magnético, con uno de los extremos de la aguja siempre apuntando hacia el mismo lado. Para que haya fuerza magnética tiene que haber un campo magnético originado por una carga en movimiento (tiene que haber velocidad). Si el campo magnético y la velocidad son paralelos, entonces no hay fuerza magnética, el producto vectorial vale 0. La fuerza magnética no realiza trabajo sobre la carga por ser perpendicular a la velocidad y, por lo tanto, al desplazamiento.

FM = q . V x B (punto es vector saliente, cruz vector entrante)

Si q= +, entonces se mantiene la dirección; si q= -, entonces cambia el sentido.

Magnéticamente, una brújula y un imán son lo mismo. Físicamente, una brújula tiene menos masa para que, al pivotear con algo, se alinee con el campo magnético terrestre. La brújula señala al norte por convención. PNG= PSM y PSG= PNM

B= constante. q. V x r Medida de B= (N/C)/(m/s)= N/(C/s . m)= N/(A.m)= T (Tesla)

Se puede aislar una carga eléctrica en movimiento que genera un campo magnético. El campo magnético de una carga afecta a otras cargas, no a la carga primera generadora. Lo mismo sucede con el campo eléctrico y gravitatorio. Los campos magnético y eléctrico son selectores de carga porque cambia el efecto si es positiva o negativa en un campo eléctrico y magnético uniforme.