ATRACCIONES
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| | Editores: Lucia Castro, Agustin Helal, Fredd Hannay 6º Ingeniería I | |
Teoría electromagnética
A finales del siglo XVIII y principios del XIX se investigaron simultáneamente las teorías de la electricidad y el magnetismo.. En 1831, despúes de que Hans Oersted comenzará a describir una relación entre la electricidad y el magnetismo, y el francés André Marie Ampére seguido por el físico francés Dominique François profundizarán en dicho campo, el científico británico Michael Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en éste una corriente eléctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted. La unificación plena de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió al físico británico James Clerk Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luzcomo un fenómeno electromagnético.
Después de que el físico francés Pierre Ernst Weiss postulará la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro, las propiedades magnéticas se estudiaron de forma cada vez más detallada, lo que permitió que más tarde otros científicos predijeran muchas estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnéticas
Para comprender la teoría electromagnética, llevamos a cabo en calase diferentes experimentos que la confirman:
a) Electrización de cuerpos: En Física, se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.
Para llevar a cabo este experimento tomamos nuestro péndulo electrostático (un soporte, con una bolita de espumaplas recubierta de grafito colgando del mismo) y tomamos dos varillas una de vidrio y otra de plástico y un trozo de piel.
Primero acercamos la varilla de plástico al péndulo y notamos que no pasaba nada, la varilla no sufría cambios y la bola del péndulo tampoco.
Luego frotamos la varilla de plástico contra el trozo de piel (electrización por frotamiento), al acércala a la bola del péndulo electrostático pudimos ver que la misma se acercaba hasta la varilla, luego probamos de nuevo, pero esta vez dejando que ambas se tocaran y después de aproximadamente treinta segundos la varilla y la bola pierden la atracción entre ambas. Entendimos entonces que al frotar la varilla contra el trozo de piel la misma recibe una carga de negativa por que se le quita electrones al trozo de piel, luego al acercarla a la bola del péndulo cuyas cargas están equilibradas, la misma se siente atraída a la varilla de plástico ionizada. También entendimos que después de estar en contacto por un rato ahí transferencia de cargas (electrización por contacto), y cuando ambas quedan en cargadas negativamente de igual forma dejan de ser atraídas entre sí, y al ambas estar cargadas de la misma forma, se repelen.
Después probamos con la varilla de vidrio, que sucedía al acércala al péndulo y notamos que tampoco pasaba nada, la varilla no sufría cambios y la bola del péndulo tampoco.
Luego frotamos la varilla de vidrio contra el trozo de piel (electrización por frotamiento), al acércala a la bola del péndulo electrostático pudimos ver que la misma se alejaba de la varilla. Entendimos entonces que al frotar la varilla de vidrio contra el trozo de piel la misma pierde electrones que son adquiridos por el trozo de piel, entonces al estar cargado positivamente repele a la bola cuyas cargas están equilibradas.
b) Diferencia y similitudes entre cuerpos cargados y cuerpos magnetizados
Los cuerpos cargados son aquellos que están ionizados positiva o negativamente, ósea que tienen electrones en exceso o falta de los mismos, por lo que su carga se ve alterada. Como ya sabemos dos cuerpos con cargas opuestas se atraen y dos cuerpos con cargas iguales se repelen.
En cambio un cuerpo magnetizado aparece cuando se aplica un campo magnético a un cuerpo. En unos pocos materiales, principalmente los ferromagnéticos, la magnetización puede tener valores altos y existir aun en ausencia de un campo externo. También se puede magnetizar un cuerpo haciéndolo girar. Los cuerpos se magnetizan en dos polos sur y norte igual que las cargas opuestas se atraen y polos iguales se repelen.
c) Comportamiento de cuerpos magnetizados
Teniendo en cuenta la realización de esta práctica llevada a cabo, se necesitan limaduras de hierro, un imán y una hoja de papel. Se colocan sobre la mesa, el imán, y arriba de este, una hoja de papel; luego se rocía el papel con las limaduras de hierro y se puede observar cómo se van reorganizando en torno al imán, formando líneas curvas que indican la dirección de la fuerza magnética. Estas líneas se denominan líneas de campo magnético dónde el campo magnético es la zona de influencia del imán que es capaz de atraer las limaduras de hierro; y éstas también llamadas líneas de fuerza, revelan la forma del campo, e indican las características del campo magnético y el espacio donde actúa el mismo.
En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo (polo norte) y se curvan para llegar al otro extremo (polo sur); estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del mismo dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.
Por lo tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de fuerza.
d) Experimento de Oersted
Hans Oersted estaba preparando su clase de física, una tarde de abril, cuando al mover una brújula cerca de un cable que conducía corriente eléctrica notó que la aguja se desviaba hasta quedar en una posición perpendicular a la dirección del cable. Más tarde repitió el experimento una gran cantidad de veces, confirmando el fenómeno. Por primera vez se había hallado una conexión entre la electricidad y el magnetismo, en un accidente que puede considerarse como el nacimiento del electromagnetismo.
Teniendo en cuenta este suceso, y en base al mismo, utilizando un soporte, un conductor (hamaca), una fuente de energía (transformador), y una brújula; colocamos la brújula cerca del conductor por el que pasa una corriente eléctrica desde el transformador, la brújula se orienta perpendicularmente al conductor y deja de señalar hacia el polo norte.
Si aumentamos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor, la brújula gira más rápidamente hasta colocarse perpendicular a si mismo.
Si invertimos el sentido de la corriente eléctrica. La brújula sigue orientada perpendicularmente al conductor, pero en sentido opuesto al caso anterior.
Por lo que concluimos, al igual que Oersted que una corriente eléctrica produce un campo magnético.
e) Experimento de Faraday
Michael Faraday en 1831 descubrió la inducción electromagnética, experimentos que aún hoy día son la base de la moderna tecnología electromagnética.
En 1819, habían puesto de manifiesto que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. Entonces nuestro amigo Faraday puso manos a la obra y demostró que un campo magnético, podía producir uno eléctrico.
El experimento que realizamos, y el cual fue muy parecido al experimento realizado por Faraday, consistía en acercar un imán a una bobina. Ésta conectada cada uno de sus extremos a un amperímetro
cuyo funcionamiento en este caso era indicar si había corriente.
El circuito carecía de corriente eléctrica con lo que el amperímetro no se podía mover de ninguna manera.
Al acercar el imán a la bobina, nos dimos cuenta que este se movía.
Llegamos a la conclusión de que variando el campo magnético, este podía producir un campo eléctrico. Y la corriente producida es proporcional al flujo del campo magnético.
Esto sucede porque la inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de la fuerza electromotriz.
En otras palabras, al acercar el imán a la bobina generamos una Fuerza, es una especie de reacomodamiento de partículas, que en el proceso de acomodo en el conductor generan una corriente eléctrica. Esta se detiene si dejamos de mover el imán por lo que también se puede decir que las partículas ya se reordenaron.
f) Transformación de la energía magnética en eléctrica.
Otro experimento sumamente relacionado con el anterior. Por no decir que son los mismos principios. Es el invento del dinamo, este utilizando energía mecánica, para mover la bobina a través de un campo magnético, genera corriente eléctrica. A diferencia del experimento anterior, aquí lo que movemos es la bobina y el imán es estático.
