Electromagnetismo

Campo magnético

Fuerza sobre un
conductor rectilíneo

La balanza de
  corriente

El solenoide

Actividades

Una varilla conductora de 20 cm de longitud se suspende del brazo de una balanza. El conductor está situado entre las dos piezas polares de un imán.

Se pesa la varilla antes de conectarla a la batería. A continuación, se pesa la varilla después de conectarla a la batería. La comparación de ambos pesos nos proporciona la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la corriente en la varilla.

Los objetivo de esta "experiencia" son:

1.-Determinar el sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la porción de corriente rectilínea, dada la dirección y sentido del campo magnético y de la corriente.

2.-Medir dicha fuerza en función de la intensidad de la corriente y del campo

Fundamentos físicos

Antes de conectar la corriente Antes de conectar la corriente para que la varilla esté en equilibrio la fuerza que ejerce el brazo de la balanza F1 deberá ser igual al peso de la varilla F1=mg

Después de conectar la varilla a la batería

Después de conectar la batería, por la varilla circula una corriente i. La fuerza que ejerce el campo magnético es

donde B es la intensidad del campo magnético, i la intensidad de la corriente, L, la longitud del conductor y u_t es un vector que nos indica el sentido de la corriente.

Si el campo y la porción de corriente son perpendiculares, el módulo de la fuerza es

Sobre la varilla en equilibrio actúan las siguientes fuerzas, el peso de la varilla, la fuerza que ejerce el campo magnético y la fuerza F₂ que ejerce el brazo de la balanza.

La fuerza que ejerce el campo magnético sobre la corriente F_m se puede sumar o restar al peso dependiendo de cómo se disponga los polos del imán o del sentido de la corriente en la varilla.

Actividades

Cada vez que se pulsa el botón titulado Nuevo, el programa genera una varilla cuya masa es un número al azar comprendido entre 700 y 900 miligramos. Movemos con el puntero del ratón los cursores en forma de flecha de colores rojo, azul y negro

Ejemplo:

Hemos pesado la varilla resultando F₁=862 mg

Introducimos los valores de la intensidad de la corriente y del campo magnético (estos valores pueden ser positivos o negativos)

• Intensidad i=2.0 A
• Campo magnético 20.0 gauss, B=0.002 T
• La longitud de la varilla L=0.2 m, está fijada por el programa

Pulsamos el botón titulado Conectar, y se conecta los extremos de la varilla a los polos de la batería.

Verificamos que la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la corriente rectilínea señalada por una flecha de color azul es hacia arriba. Por tanto, la balanza se desequilibra. Equilibramos la balanza moviendo los cursores a la posición que marca F₂=780 mg. Por tanto,

• La fuerza que ejerce el campo magnético es de F₁-F₂=862-780=82 mg=82·10^-6·9.8=8.04·10^-4 N
• La fuerza que ejerce el campo magnético F_m=iBL=2·0.002·0.2=8·10^-4 N

Introducir otros valores del campo magnético (positivos o negativos) y de la corriente (positivos o negativos) en los intervalos especificados.

1. Comprobar el sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la porción de corriente rectilínea
2. Determinar el valor de dicha fuerza mediante la balanza.