Campo magnético
22 mar, 2013
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PDFLíneas de campo
PRESENTACIÓN: Debajo de una lámina de plástico se sitúa una fuente de campo magnético depositando sobre ella limaduras de hierro. Estas se alinean a lo largo de las líneas de campo. Pueden visualizarse estas líneas para diferentes combinaciones de fuentes de campo magnético o incluso utilizar un ferrofluido o un aceite con limaduras para intuir el aspecto tridimensional del 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)
INTRODUCCIÓN: En la Naturaleza se observa:
- Los fenómenos magnéticos aparecen de forma natural en ciertos materiales (imán, magnetita).
- En estos imanes existen zonas donde la interacción es más intensa (Polo Norte, Polo Sur).
- Los polos interacción entre sí, repeliéndose o atrayéndose.
- No existen polos aislados.
- Los fenómenos magnéticos se manifiestan siempre que una carga en movimiento se encuentra próxima a un imán. En este último caso la interacción se produce a través de un campo magnético.
Al tratarse de un campo vectorial, puede representarse también por líneas de campo:
- Las líneas de campo serán proporcionales a la intensidad del mismo.
- La dirección de la línea de campo en cada punto puede determinarse colocando una delgada aguja imantada o “aguja prueba” en dicho punto, y observando cómo se orienta. La línea será tangente a la aguja.
- El sentido vendrá dado por la dirección Sur-Norte de la aguja de prueba, que coincide con el sentido Norte-Sur del imán creador del campo.
La unidad de campo magnético se llama Tesla. Es la intensidad de campo magnético que produce una fuerza de un Newton sobre una carga de un Culombio que se mueve perpendicularmente al campo con una velocidad de un metro por segundo.
OBJETIVO: Visualizar las líneas de campo magnético en diferentes imanes.
MATERIALES: imanes varios (barra, circulares, planos…), limaduras de hierro, film de plástico transparente, folio blanco, fuente de luz.
MONTAJE: Imanes de barra: sobre un foco de luz colocamos el film transparente, sobre él los imanes y sobre los imanes un folio en blanco (es mejor estar en una habitación a oscuras). Ahora sobre el folio esparcimos las limaduras de hierro, hay que tener mucho cuidado y nunca dejar que los imanes y las limaduras interaccionen pues serán muy complicados de separar.
En el caso del imán circular únicamente colocamos el film transparente sobre él y esparcimos las limaduras encima.
EXPLICACIÓN: Se dice que los imanes crean una perturbación en el espacio que los rodea denominada campo magnético. Los campos se representan mediante líneas de fuerza. Todos los imanes tiene dos polos y las líneas de fuerza se representan saliendo del Polo Norte y entrando por el Polo Sur. Espolvoreando limaduras de hierro sobre el imán podemos hacer visibles las líneas de fuerza. Si colocamos los dos imanes separados con los polos diferentes enfrentados las líneas conectaran los dos imanes desde el polo norte de un imán al polo sur del otro. Pero si colocamos los dos imanes con los polos iguales enfrentados las líneas no pueden conectar los dos imanes.
CONCEPTOS: magnetismo, campo vectorial, líneas de fuerza, polos magnéticos, imán, materiales magnéticos, atracción/repulsión, Tesla.
MÁS INFORMACIÓN:
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
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ALUMNADO 2011-2012: Estrella Alonso, Lara Ferreira
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ALUMNADO 2010-2011: Elena Maceiras, Diana Martínez, Sandra Martínez
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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.