Nociones sobre Electromagnetismo

Curso orientado a estudiantes, Físicos e Ingenieros que quieran iniciarse en el Electromagnetismo. Aprende cómo está ciencia cambió el mundo.

En esta 1ª experiencia se demuestra la aparición de una corriente eléctrica en una espira, cuando el campo magnético que atraviesa la superficie limitada por la misma varía con el tiempo. A este proceso se le denomina inducción electromagnética y es el principio fundamental del generador eléctrico, del transformador y de otros muchos dispositivos de uso cotidiano. Fueron Michael Faraday, en Inglaterra, y Joseph Henry, en los Estados Unidos, los que a principios de la década de 1830, descubrieron, independientemente, este fenómeno físico. Para realizar la experiencia de inducción electromagnética, se utilizará una bobina con un gran número de espiras, conectada, mediante dos cables, a un amperímetro, así como un imán.

El objetivo de la 2ª experiencia es comprobar la validez de la ley de Biot-Savart. Para ello se mide el campo magnético a lo largo del eje de un solenoide con un teslámetro (sonda Hall) y se estudia la relación entre el valor del campo magnético en el centro del solenoide y la intensidad de corriente eléctrica que circula por el mismo. En esta práctica, se comprobará la veracidad de la ley de Biot-Savart para el caso especial de un solenoide uniformemente arrollado de una determinada longitud, radio y número de vueltas. Para ello se utiliza una fuente de alimentación que nos permite seleccionar (con ayuda de un polímetro empleado como amperímetro) una corriente eléctrica que hacemos pasar a través de dicho solenoide.

El objetivo de esta 3ªexperiencia es comprobar las fuerzas que se originan entre dos conductores paralelos y próximos entre sí, por los que circulan corrientes en el mismo sentido y en sentido contrario. A partir del 18 de septiembre de 1820, una semana después de presenciar la experiencia de Oersted, Ampère presentó semanalmente en la Academia de Ciencias de París una serie de trabajos que contribuyeron de forma notable a desarrollar las bases del electromagnetismo moderno. Entre otras cuestiones, Ampère demostró que las corrientes eléctricas se atraen o repelen según unas leyes concretas, construyendo una brillante teoría matemática sobre la atracción de las corrientes.

El objetivo de la 4ª demostración es ilustrar la interacción magnética que se produce de forma natural en ciertos minerales de hierro y también entre cuerpos que han sido sometidos previamente a la acción de un campo magnético externo (proceso de imantación).

El objetivo de la 5ª práctica es la demostración del efecto de interferencia que se produce al superponerse varias ondas sonoras. Para ello se emplearán dos diapasones con sus cajas de resonancia, un martillo, un micrófono y un ordenador. Los diapasones nos servirán para crear dos señales sonoras de dos únicas frecuencias. El martillo se empleará para golpear los diapasones y así hacerlos vibrar. El micrófono lo emplearemos para captar el sonido generado por los diapasones e introducirlo en el ordenador y con éste último mediremos la frecuencia del sonido captado y compararemos las medidas.

El objetivo de la 6ª experiencia es la visualización de los modos propios de vibración de una placa cuadrada. Para ello se hará vibrar a diferentes frecuencias una placa metálica cuadrada sujeta por su centro y, espolvoreando arena fina sobre ella se observarán los patrones y líneas nodales que se forman en la misma, correspondiéndose cada patrón con un modo propio o frecuencia propia de vibración de la placa.

En la 7ª experiencia se estudia la aparición de ondas estacionarias en una cuerda tensa sujeta por sus dos extremos en función de la tensión aplicada a la misma. Se analizan los diversos parámetros que intervienen en la aparición de ondas estacionarias en la cuerda como son la frecuencia de excitación f, la densidad lineal de masa de la cuerda, la tensión aplicada T y la longitud L de la cuerda. Todos estos parámetros tendrán un valor fijo en la experiencia, dejando como único parámetro variable la tensión o fuerza aplicada T.

En la 8ª experiencia se reproduce el movimiento de convección en un líquido, el agua, provocando un desequilibrio térmico en su interior. Para ello disponemos de un vaso grande con agua a temperatura ambiente, un matraz, un calentador y un termómetro digital, así como suficiente cantidad de agua teñida para llenar el matraz. El tapón del matraz está atravesado por dos tubos estrechos de vidrio de longitudes distintas para facilitar el paso del agua.

El objetivo de la 9ª práctica es ilustrar el efecto de la presión atmosférica sobre los líquidos. Para ello, se utiliza el frasco de Mariotte, un recipiente atravesado por un tubo abierto por ambos extremos. El frasco está lleno de líquido hasta una altura h y cerrado mediante un tapón. El tubo atraviesa la pared superior del frasco y tiene su extremo inferior A sumergido en el líquido contenido. El líquido sale del frasco por un orificio B practicado en la pared lateral del recipiente, de modo que la altura entre el extremo inferior del tubo A y el orificio de salida B es H.

El objetivo de esta 10ª experiencia es recrear el famoso experimento de Oersted sobre la desviación que sufre una aguja magnética situada en las proximidades de un conductor eléctrico, publicado en Copenhague el 21 de julio de 1820. Para llevar a cabo el experimento vamos disponer de una aguja imantada que puede girar en torno a un eje que pasa por su centro. Inicialmente, sobre la aguja sólo actúa el campo magnético terrestre de forma que ésta se orienta en la dirección Norte-Sur.