Fig. 1:
|
| Fig. 1: |
Veure la relació entre l’electricitat i el magnetisme i els fenòmens que hi estan relacionats.
Els motors elèctrics i els generadors d’electricitat, tots funcionen gràcies a la relació que hi ha entre l’electricitat i el magnetisme. Resulta que el corrent elèctric i el magnetisme són dos fenòmens inseparables que actuen sempre plegats. L’íntima relació entre aquests dos fenòmens és l’origen de molts desenvolupaments tècnics, però tot plegat és conseqüència de tres principis molt bàsics: la força de Lorentz, la llei de Faraday-Henry i Lenz i la llei d’Oersted o d’inducció magnètica.
 |
| Fig. 2: Representa la generació d’un corrent en una espira. |
La força de Lorentz és la força que actua
sobre una càrrega elèctrica que es mou en presència d’un
camp magnètic. Aquesta força és perpendicular tant a la
direcció de les línies de camp magnètic com a la direcció
de moviment de la càrrega, i ve donada per: 
(on 
és el vector
velocitat de la càrrega 
,
i 
és el vector
inducció magnètica). El sentit de la força
es pot trobar utilitzant la coneguda regla de la mà dreta (vegeu la figura
1).
La llei de Faraday-Henry i Lenz diu que quan el flux magnètic, a través d’un circuit elèctric, varia amb el temps, es crea un corrent elèctric I en el circuit (vegeu la figura 2).
 |
| Fig. 3: |
La llei d’Oersted o d’inducció magnètica
diu que un corrent que circula per un cable, crea un camp magnètic
al seu voltant. Les línies de camp són tal com indica la figura
3. El sentit de les línies de camp es troba utilitzant la regla de
la mà dreta.
 |
| Fig. 4: |
Observeu el muntatge següent (vegeu la figura 4).
a) Descriviu els elements del muntatge.
b) Cap on s’orienten les brúixoles ? Perquè passa això?
c) Què creieu que passarà quan es tanqui el circuit?
d) Orienteu el muntatge de manera que l’agulla de la brúixola i el fil quedin paral•lels, i tanqueu el circuit. Descriviu i expliqueu el que observeu.
e) Què passa amb l’orientació de la brúixola quan canvieu el sentit del corrent elèctric?
f) Quina conclusió en traieu?
g) Quina de les tres lleis de l’electricitat i el magnetisme explica millor l’experiència que acabeu de fer ?
 |
| Fig. 5: |
 |
| Fig. 6: representa els leds connectats a bobina |
Recordeu que els LED són díodes que només condueixen en un sentit (vegeu la figura 5).
Connecteu una bobina a dos LED, verd i vermell, connectats en paral•lel però amb polaritats oposades(vegeu la figura 6).
a) Poseu l’imant quiet sobre la bobina. Hi ha algun canvi en els leds?
b) Feu moure l’imant cap a dins i cap a fora de la bobina molt ràpidament. Descriviu el que passa.
Fig. 7:
c) Feu l’experiència anterior canviant la polaritat de l’imant. Hi ha alguna diferència amb el cas anterior?
d) Redacteu una hipòtesi per explicar tot el que heu observat.
Recordeu que el flux magnètic, que travessa una superfície, és una mesura de la quantitat de magnetisme i és proporcional a les línies de camp magnètic que travessen aquesta superfície.
e) Tenint en compte les línies de camp magnètic de la figura 7, dibuixeu la polaritat dels imants per als casos (a) i (b).
f) En quin dels casos, (a) i (b) de la figura 7, travessa més flux per la bobina?
g) En acostar i allunyar l’imant de la bobina, què passa amb el flux?
h) Quina de les tres lleis de l’electricitat i el magnetisme explica millor l’experiència que acabeu de fer?
i) Veieu alguna manera d’augmentar la intensitat de corrent creada?
 |
| Fig. 8: |
Deixeu caure un imant per un tub d’alumini, (figura 3) un metall que és un bon conductor elèctric, però que no “s’enganxa” a l’imant. Mesureu el temps que triga a caure.
a) El temps que triga a caure és el que esperàveu? Redacteu una hipòtesi per explicar aquest fet.
b) Quin tipus de moviment creieu que porta l’imant dins del tub?
c) Dibuixeu les forces que actuen sobre l’imant.
d) Si el pol vermell de l’imant és el nord, dibuixeu-ne les línies de camp magnètic dins del tub d’alumini.
e) Si considerem que el tub d’alumini està format per una sèrie de bobines apilades quin efecte fa el camp magnètic de l’imant sobre el tub?
f) Qui fa la força que s’oposa a la força pes de l’imant?
 |
| Fig. 9: |
Pèndol magnètic.
Deixeu caure el pèndol-imant des d’una alçada sobre una base de fusta i deixeu que oscil•li lliurament. Repetiu el mateix sobre una base d’alumini, un metall que és un bon conductor elèctric però que no “s’enganxa” a l’imant. Fixeu-vos en la diferència de les oscil•lacions.
Fig. 10: Pèndol oscil•lant sobre l’alumini.
a) Quina diferència veieu en el moviment del pèndol?
b) Quina és la causa d’aquesta diferència?
c) Quina és la polaritat del cercle vermell de la figura 10?
d) Quina és la causa del comportament magnètic de l’alumini?
Connecteu l‘amperímetre a les dues barres paral•leles tal
com indica la figura 12 i feu moure la barnilla metàl•lica de manera
que fregui les dues barres paral•leles.
 |
 |
| Fig. 11 | Fig. 12: |
a) En connectar les guies metàl•liques i tancar el circuit amb la barnilla quieta l’agulla de l’amperímetre no es mou. Per què?
b) Per què es mou l’agulla de l’amperímetre en moure la barnilla sobre les guies?
c) L’agulla de l’amperímetre es mou cap a un cantó i cap a un altre. Com ho expliqueu?
d) Quina és la càrrega elèctrica que es posa en moviment en el circuit?
e) Lorentz descriu la força sobre una càrrega en moviment amb l’expressió matemàtica
 |
 |
| Fig. 13: | Fig. 14: |
f) Què passa si traiem l’imant i movem la barnilla ? Per què?
g) Què passa si girem l’imant i movem la barnilla ? Per què?
h) Per què s’observa el mateix fenomen si movem l’imant per sobre en comptes de moure barnilla que es manté fixa?
Autor d'aquesta pągina: L’IEFQ (Intercanvi d’Experiències de Física i Química), grup de treball de docents de Física i Química de Secundària de la Catalunya central .
Aquesta
obra estą subjecta a una
Llicčncia
de Creative Commons
