Campo magnético
22 Mar, 2013
Liñas de campo
PRESENTACIÓN: Debaixo dunha lámina de plástico sitúase unha fonte de campo magnético depositando sobre ela limaduras de ferro. Estas se aliñan ao longo das liñas de campo. Poden visualizarse estas liñas para diferentes combinacións de fontes de campo magnético ou ata utilizar un ferrofluido ou un aceite con limaduras para intuír o aspecto tridimensional do fenómeno.
- Augmented Reality Comes to Physics, Mark Buesing and Michael Cook, Phys. Teach. 51, 226 (2013)
- How Are Magnetic Lines of Force Formed?, Phys. Teach. 44, 308 (2006)
INTRODUCIÓN: Na Natureza obsérvase:
- Os fenómenos magnéticos aparecen de forma natural en certos materiais (imán, magnetita).
- Nestes imáns existen zonas onde a interacción é máis intensa (Polo Norte, Polo Sur).
- Os polos interacción entre si, repeléndose ou atraéndose.
- Non existen polos illados.
- Os fenómenos magnéticos maniféstanse sempre que unha carga en movemento atópase próxima a un imán. Neste último caso a interacción prodúcese a través dun campo magnético.
Ao tratarse dun campo vectorial, pode representarse tamén por liñas de campo:
- As liñas de campo serán proporcionais á intensidade do mesmo.
- A dirección da liña de campo en cada punto pode determinarse colocando unha delgada agulla imantada ou “agulla proba” no devandito punto, e observando como se orienta. A liña será tanxente á agulla.
- O sentido virá dado pola dirección Sur-Norte da agulla de proba, que coincide co sentido Norte-Sur do imán creador do campo.
A unidade de campo magnético chámase Tesla. É a intensidade de campo magnético que produce unha forza dun Newton sobre unha carga dun Culombio que se move perpendicularmente ao campo cunha velocidade dun metro por segundo.
OBXECTIVO: Visualizar as liñas de campo magnético en diferentes imáns.
MATERIAIS: imáns varios (barra, circulares, planos, …), limaduras de ferro, filme de plástico transparente, folio branco, fonte de luz.
MONTAXE: Imáns de barra: sobre un foco de luz colocamos o filme transparente, sobre el os imáns e sobre os imáns un folio en branco (é mellor estar nunha habitación ás escuras). Agora sobre o folio espallamos as limaduras de ferro, hai que ter moito coidado e nunca deixar que os imáns e as limaduras interaccionen pois serán moi complicados de separar.
No caso do imán circular unicamente colocamos o filme transparente sobre el e espallamos as limaduras encima.
EXPLICACIÓN: Dise que os imáns crean unha perturbación no espazo que os rodea denominada campo magnético. Os campos represéntanse mediante liñas de forza. Todos os imáns teñen dous polos e as liñas de forza represéntanse saíndo do Polo Norte e entrando polo Polo Sur. Espallando limaduras de ferro sobre o imán podemos facer visibles as liñas de forza. Se colocamos os dous imáns separados cos polos diferentes enfrontados as liñas conectasen os dous imáns desde o polo norte dun imán ao polo sur do outro. Pero se colocamos os dous imáns cos polos iguais enfrontados as liñas non poden conectar os dous imáns.
CONCEPTOS: magnetismo, campo vectorial, liñas de forza, polos magnéticos, imán, materiais magnéticos, atracción/repulsión, Tesla.
MÁIS INFORMACIÓN:
- WIKIPEDIA 1
- WIKIPEDIA 2
- YOUTUBE 1
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- MATERIAIS MAGNÉTICOS
- PHYSLET
- VÍDEO ORIGINAL 1
- VÍDEO ORIGINAL 2
- VÍDEO ORIGINAL 3
- UNIVERSITY OF MINNESOTA
- MICHIGAN TECH UNIVERSITY
- UNIVERSITY OF CALIFORNIA
- PhET
TEXTOS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2011-2012: Jacobo Portela, Sergio Pouso, Noela Rama
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
ALUMNADO 2011-2012: Estrella Alonso, Lara Ferreira
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
ALUMNADO 2010-2011: Elena Maceiras, Diana Martínez, Sandra Martínez
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
11 responses to "Campo magnético"
Parece increíble el efecto que puede tener un imán sobre las limaduras de hierro. Me parece un experimento muy llamativo que, sin duda, despertará la atención del alumnado.
En relación a esta propiedad, el paleomagnetismo es un método de datación comúnmente utilizado en Geología. Teniendo en cuenta que la Tierra es un “gran imán” en la que la polaridad se invierte aproximadamente cada 300.000 años, la polaridad es una característica representativa del momento en el que se formó una determinada roca. Es por ello que en las rocas que se van formando en la corteza oceánica, queda marcada esta característica, tal y como se explica en el siguiente vídeo. En él se explica de forma muy gráfica, la distribución de los materiales en bandas con diferente polaridad a ambos lados de las dorsales y cómo este hallazgo se produjo por casualidad.
Una forma fácil de obtener minúsculos hilos de hierro (cumplen el mismo papel que las limaduras) es cortando con unas tijeras un estropajo de lana de acero (o de hierro) de los que se utilizan en la cocina para fregar las sartenes y cazuelas.
En el siguiente enlace se muestra como construir un dispositivo para detectar las líneas de campo sin tener que añadir y retirar las limaduras de hierro constantemente.
Lo de las limaduras de hierro sobre un imán es algo que fácilmente encuentras en distintos lugares sobre ciencia. Lo que nunca había visto es hacerlo con el aceite de bebé.
Con el folio y la luz me parece muy interesante para hacer en clase, pudiendo pedirles a los alumnos que traigan cada uno los imanes que quieran e ir mirando cada imán que alineación forman las limaduras de hierro. También se les puede pedir que representen el campo magnético de su imán en la libreta, de modo que sepan un poco más como funciona el imán que ellos mismos han traído.
Lo mejor de hacerlo con el folio es que es barato y se pueden reutilizar continuamente las limaduras de hierro.
Sencillo y económico experimento, que es muy visible y que puede ayudar a comprender procesos a mayor escala, como el campo magnético terrestre, y la enorme importancia que tiene tanto para el medio físico como para lo biológico. Algo que podemos comprobar en este vídeo, donde se trata de demostrar que la orientación en la migración de las tortugas se consigue gracias a la magnetita que tienen en su organismo, la cual les ayuda a orientarse gracias al campo magnético terrestre.
La ciencia trata de darle explicación y comprensión a los fenómenos que ocurren en nuestro entorno, y cuando en el colegio los conocimientos aparecen clasificados en asignaturas, si los profesores no se esfuerzan por darle un carácter integrador con las demás, a los alumnos les dará la sensación de que con cada asignatura están viviendo en un mundo diferente.
Uniendo la física con la biología nos encontramos con que así como las limaduras de hierro se disponen en función de un campo magnético cercano a ellas, las aves migratorias, las palomas mensajeras, las abejas e incluso algunas bacterias hacen lo mismo con el campo magnético terrestre. Durante muchos años se viene estudiando el mecanismo por el cual las aves reconocen y perciben el campo magnético de la Tierra y lo utilizan en sus rutas migratorias. Aunque el proceso al completo aún está por descifrar, parece ser que la magnetorrecepción es debida a la presencia de sensores con minerales magnéticos que detectan el campo y envían señales a otros órganos transductores.
Aunque el campo magnético no es la única herramienta que utilizan las aves para orientarse durante sus rutas (también: paisaje, ríos, sol, estrellas, etc.), la importancia de conocer perfectamente el funcionamiento del campo magnético y la magnetorrecepción, radica en la posibilidad de desviar rutas migratorias de aves en peligro de extinción, por ejemplo.
Gracias al campo magnético se puede hacer que una peonza gire en el aire mientras levita. Os dejo un vídeo de como hacer un “levitron” casero. En el siguiente enlace se puede ver la explicación de este “juguete”.
Relacionada co magnetismo terrestre existe unha capa da atmósfera chamada magnetosfera, formada pola interacción ol magnetismo da terra e o vento solar.
E é en dita magnetosfera onde se encuentran los cinturóns de Van Hallen, onde se concentran partículas cargadas.
A rotura destes cinturóns dan lugar as auroras boreais.
Aquí explícase moi ben como se forman as auroras. E aquí tedes un marabilloso vídeo para que veades este fenómeno.
En la línea de los últimos comentarios, continuando con la relevancia de la magnetosfera en la formación de las auroras boreales, son precisamente las partículas procedentes de las eyecciones solares las que en su viaje hacia la Tierra entran en contacto con nuestra magnetosfera y producen uno de los espectáculos visuales más bellos del planeta: Las auroras.
¿Sabías qué ocurren simultáneamente las auroras en ambos polos a la vez? Por eso hablamos de auroras boreales (en el Norte, “northern lights”) y auroras australes (en el Sur, “southern lights”). Este fenómeno no es exclusivo del planeta Tierra, si no que también ocurre por ejemplo en Saturno. En Saturno, las auroras polares también se producen cuando partículas rápidas cargadas de electricidad alcanzan desde el Sol los polos del planeta siguiendo sus líneas magnéticas.