401 Acelerador magnético

Para realizar nuestro experimento necesitamos unas bolas de acero, un carril de bajo rozamiento de aluminio (o algo parecido) y un imán de neodimio.

Sobre el carril de bajo rozamiento se alinean el imán y tres bolas de acero (por ejemplo situadas a la derecha del imán). Luego se lanza otra bola de acero desde el otro lado. Cuando la bola se aproxima al imán se acelera por el campo magnético hasta que choca con el imán y se queda pegada. Inmediatamente sale disparada la bola situada más a la derecha.

La primera bola transfiere  su energía cinética y su momento lineal o cantidad de movimiento (el producto de la masa por la velocidad).

¿Qué sucede si la bola incidente tiene mayor masa?

Ahora la bola con menor masa sale despedida con mayor velocidad.

304 Interacción entre el aluminio y los imanes

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua, un imán, un trozo de hilo y un vasito de aluminio (por ejemplo los que se usan en repostería).

El aluminio es un metal que no es atraído por los imanes. Pero podemos lograr que un imán interaccione con el aluminio realizando el siguiente experimento.

Ponemos el vaso de aluminio flotando sobre la superficie del agua. Luego atamos el imán con un trozo de hilo y lo dejamos suspendido en el aire dentro del vaso de aluminio justo en el centro. Es importante que el imán no toque las paredes del vaso. Finalmente retorcemos el hilo para que el imán gire y vemos que el vaso de aluminio gira en el mismo sentido que el imán.

Explicación

Un imán colocado cerca del vaso de  aluminio genera un campo magnético constante en el tiempo que no produce ninguna interacción. Pero se puede producir un interacción con un campo magnético variable. Las leyes de la inducción electromagnética nos permiten explicar nuestro experimento.

Al girar el imán se genera un campo magnético variable que produce una variación del flujo magnético que atraviesa la superficie del vaso de aluminio (un conductor metálico). Dicha variación del flujo magnético produce una fuerza electromotriz (un voltaje) en el conductor y se genera una corriente eléctrica inducida (Ley de Faraday). La corriente inducida en el conductor genera un campo magnético inducido que se opone a la variación del flujo magnético (Ley de Lenz).  

Al mover el imán el vaso de aluminio tiende a girar para oponerse a la variación del flujo magnético.

257 Campo magnético terrestre

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bola de corcho blanco, un cutter, un imán y limaduras de hierro.

Procedimiento

Cortamos la bola de corcho blanco por la mitad con un cutter o un cuchillo.

En el centro de la bola hacemos un pequeño agujero para el imán.

Colocamos el imán en el centro y unimos las dos mitades de la bola de corcho. Si es necesario se pueden pegar las dos mitades con pegamento.

Colocamos la bola sobre la mesa de forma que los polos del imán queden en posición vertical pero ligeramente inclinados respecto a la perpendicular a la superficie.

Por último espolvoreamos limaduras de hierro sobre la bola de corcho.

Las limaduras de hierro forman unas líneas sobre la superficie de la bola de corcho.

Explicación

El campo magnético del imán alojado en el interior de la bola de corcho se hace visible sobre la superficie de la esfera con limaduras de hierro. Dichas limaduras  se orientan siguiendo las líneas de fuerza del campo  magnético que salen del polo  norte del imán y entran por el polo sur.

La Tierra genera un campo magnético que se llama campo magnético terrestre. Dicho campo cambia con el tiempo. El polo norte magnético, que no coincide con el polo norte geográfico, no es un punto fijo y se desplaza unos 40 km al año.

Advertencia: se requiere la supervisión de un adulto para manejar el cutter. 

209 Electroimán casero

Para realizar nuestro experimento necesitamos cable de cobre, un clavo de hierro largo y una pila de 4,5 V.

Tenemos que enrollar el cable de cobre alrededor del clavo de hierro de manera que las vueltas queden muy juntas. Luego conectamos los extremos libres del cable de cobre a la pila de petaca y ya tenemos nuestro electroimán. Con el electroimán podemos desviar la aguja de una brújula o levantar objetos de hierro ligeros (por ejemplo unos alfileres)

Explicación 
Un conductor eléctrico por el que circula corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético.
Al enrollar el cable creamos un solenoide y el clavo de hierro refuerza el campo magnético aumentando el poder del electroimán. Variando la corriente eléctrica que circula por el conductor podemos modificar el campo magnético y el poder del electroimán. Con los imanes permanentes esto no es posible.

Los electroimanes tienen muchas aplicaciones. En las chatarrerías se utilizan potentes electroimanes para levantar pesados objetos de hierro y acero

208 Jugando con fichas magnéticas y limaduras de hierro

Para realizar nuestro experimento necesitamos unas fichas magnéticas, limaduras de hierro, un palito de madera, un frasco de cristal, un trozo de plástico transparente y un folio.

Con el bote de cristal y un trozo de plástico construimos un salero para espolvorear las limaduras de hierro. 

Ponemos un folio sobre las fichas magnéticas y espolvoreamos las limaduras sobre el folio. Vemos que las limaduras se pegan alrededor de las fichas magnéticas.

Si golpeamos suavemente con un palito de madera sobre el folio podemos ver que las limaduras se agrupan en torno a las fichas formando unas líneas que salen de las fichas.

Explicación 
Los imanes crean una perturbación en el espacio que los rodea denominada campo magnético. Los campos se pueden representar por unas líneas de fuerza que se hacen visibles espolvoreando las limaduras de hierro. Las líneas de campo magnético salen por el polo norte y entran por el polo sur del imán.

Si colocamos muy cerca dos fichas, una con el polo norte hacia arriba y otra con el polo sur hacia arriba, las líneas de campo magnético conectarán las dos fichas.

131 Líneas de campo magnético

Para realizar nuestro experimento necesitamos limaduras de hierro (poca cantidad), un par de imanes rectangulares, una hoja de papel, un bote de cristal, un trozo de plástico transparente y un palito de madera.

Podemos obtener las limaduras fácilmente con un trozo de hierro y una lima de metales.

Con las limaduras de hierro, el bote de cristal y el trozo de plástico construimos un “salero” para espolvorear las limaduras.

Ponemos una hoja de papel sobre los imanes y espolvoreamos las limaduras sobre la hoja de papel. Con el palito de madera golpeamos con mucho cuidado la hoja de papel para que se aprecien mejor los dibujos que forman las limaduras.

En el primer caso colocamos pegados los dos imanes. Podemos ver que las limaduras se distribuyen formando unas líneas que salen de un extremo del imán y entran por el otro extremo.
En el segundo caso colocamos los imanes separados con los polos diferentes enfrentados. Si nos fijamos en la zona entre los dos imanes podemos ver que las limaduras forman unas líneas que conectan los dos imanes.
En el último caso colocamos los imanes separados con los polos iguales enfrentados. Si nos fijamos en la zona entre los dos imanes podemos ver que las líneas se alejan de los imanes.

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 fuerzas. 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.