Practica 5

 LAS FUERZAS. LA EXPLICACIÓN DE LOS CAMBIOS

Tema 4.2. Los efectos de los imanes

PRÁCTICA No. 2  ¿Qué es un imán?

PROPÓSITOS:

Que los alumnos:

l  Comprendan lo que es un imán, las propiedades que éstos tienen y las utilidades que pueden tener.

APRENDIZAJES ESPERADOS:

ü  Comprende  lo que es un imán y las utilidades de éstos.

ü  Explica la razón por la cual una brújula apunta hacia el norte.

ü  Comprende lo que es un campo magnético y el concepto de líneas de fuerza.

PREGUNTAS GUÍA:

1.    ¿De que están hechos los imanes verdaderos?

2.    ¿Qué es el campo magnético?

DESARROLLE LA HIPÓTESIS (Elaborar una hipótesis para este experimento con base en las respuestas a las preguntas anteriores).

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FUNDAMENTO TEÒRICO.

¿Qué es un imán?

Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe₃O₄) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales.

Polos magnéticos

Líneas de fuerza de un imán visualizadas mediante limaduras de hierro extendidas sobre una cartulina.

Tanto si se trata de un tipo de imán como de otro la máxima fuerza de atracción se halla en sus extremos, llamados polos. Un imán consta de dos polos, denominados polo norte y polo sur. Polos iguales se repelen y polos distintos se atraen. No existen polos aislados (monopolo magnético), y por lo tanto, si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur, solamente que la fuerza de atracción del imán disminuye. Estos polos norte y sur, tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.

Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo al otro. Como se muestra en la figura, pueden ser visualizadas esparciendo limaduras de hierro sobre una cartulina situada encima de una barra imantada; golpeando suavemente la cartulina, las limaduras se orientan en la dirección de las líneas de fuerza.

 La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de éste; se representa con la letra B.

¿De dónde procede el magnetismo?

Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado

MATERIALES:

·        2 imanes en forma de barra de unos 5cm de largo

·        cinta adhesiva

·        hilo

·        1 marcador

·        clavos pequeños (de diferentes tamaños)

·        limadura de hierro

·        Hoja de papel

·        2 libros

·        1 tubo de ensaye

PROCEDIMIENTO:

1.    Colocar las limaduras de hierro en un tubo de ensaye.

2.    Tomar un imán y acercarlo al tubo con las limaduras de hierro, y a los clavos. Acomodar éstos en diferentes posiciones y acercarlos a ambos extremos del imán, así como en el centro de éste (línea neutra). Observar lo que sucede y hacer las anotaciones correspondientes.

3.    Elegir 2 clavos de diferentes tamaños y medir la distancia máxima a la que son atraídos por el imán. Registrar los resultados obtenidos.

4.    Colocar una hoja de papel sobre la mesa de trabajo, y enseguida colocar un imán sobre ella.

5.    Si los imanes no están marcados con sus polos, determinar a partir de la posición del sol en qué dirección está el norte, como se indica a continuación:

a)    Amarrar uno de los imanes con un hilo por el centro, sujetando el hilo con la cinta adhesiva para que no se resbale.

b)    Suspender el imán en el aire mediante un hilo y esperar a que quede quieto.

c)    Observar en qué dirección apunta el imán en reposo.

Identificar con una letra N el extremo del imán que apunta hacia el Norte y con una S el otro polo.

6.    Mantener inmóvil el imán que cuelga, y aproximar a su extremo N el extremo S del otro imán.

7.    Colocar la hoja de papel entre los dos libros y el imán debajo de ella. Espolvorear la limadura de hierro sobre la hoja y golpearla muy suavemente.

ANALISIS DE RESULTADOS 

En la siguiente tabla anota lo que sucede después de realizar el procedimiento anterior:

MATERIALES	OBSERVACIONES
Limaduras de hierro en tubo de ensaye (pasos 1-2)
Clavos  expuestos a diferentes distancias al imán (pasos 3)
Identificación de los polos (paso 5)
Aproximación del imán (paso 6)
Hoja con limadura de hierro tras la exposición con el imán (paso7)

 Conclusiones por el alumno en base a los datos de la tabla:

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RESULTADOS ESPERADOS:

1.    El imán atrae los clavos y las limaduras de hierro, por ambos polos. La atracción es mínima en la línea neutra.

2.    La distancia varía de acuerdo al tamaño y material del clavo. Por lo general esta distancia es más corta entre más grande sea el clavo.

3.    El extremo N del imán en reposo apunta al norte. El dispositivo armado es una brújula.

4.    Al aproximar los polos N y S, éstos se atraen. Si se trata de aproximar dos extremos S o dos extremos N, éstos se repelen.

5.    Las limaduras se alinean formando curvas que van de polo a polo, a esta serie de alineaciones se les llama líneas de fuerza del campo magnético o líneas de inducción. A la figura formada se le llama espectro magnético. En las zonas en las que las líneas están más juntas, el campo magnético es más intenso.

Explicación:

Todos los imanes tienen la capacidad de ejercer un campo magnético, y gracias a éste tienen la capacidad de atraer ciertos materiales. Esto ocurre debido a que los electrones que contienen los átomos del imán se alinean en una misma dirección, por lo que se dice que el imán esta magnetizado.

 La fuerza de atracción es más fuerte en los extremos del imán, llamados polos (norte y sur), mientras que en el centro la fuerza de atracción es  mínima. Polos iguales se repelen y polos distintos se atraen.

COMENTARIOS Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

Comentar ideas previas de los alumnos acerca de los imanes, sus características y las utilidades que pueden tener.

Explicar los conceptos de imán y líneas de fuerza y asegurar que el alumno los comprendió.

Preguntas sugeridas al alumno

o   ¿Atrae el imán a las limaduras de hierro o los clavos por todos sus lados y extremos?

o   ¿En qué lugares del imán se observa mayor atracción?

o   Referente al paso 5, El dispositivo que se acaba de armar, ¿es una brújula? ¿Por qué?

o   Referente al paso 6, ¿Qué sucede al tratar de aproximar el extremo N al extremo S del otro imán? Y, ¿qué sucede si se trata de aproximar los dos extremos N?

o   Referente al paso 7 de la metodología, ¿En qué forma se colocan las limaduras en torno al imán? ¿En qué zonas se acomodan más limaduras? ¿Existe alguna simetría en la distribución de las limaduras? ¿Puedes saber cuál es el polo norte y cuál es el polo sur utilizando el patrón producido por las limaduras?

BIBLIOGRAFÍA Y VÍNCULOS DE INTERÉS.

·         Irazoque, G. et.al (2003) Física 3.Tema 4: Magnetismo e Introducción a la electromagnética. Primera edición. Editorial Santillana. México. 152-154 pp.

·         Romo, H. et. al. (2002). Introducción a la Física y Química. Unidad 5. Nociones básicas de energía. Tercera Edición. Ediciones Castillo. México. 88-89pp

Documentos electrónicos:

·         http://es.wikipedia.org/wiki/Imán

·         http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-66/rc-66.htm

·         http://www.misrespuestas.com/que-es-un-iman.html