Publicidad
El montaje experimental de la Fig. 2 (derecha)
sirve para comprobar que la fuerza de Lorentz
no actúa en el sentido del campo magnético ni
tampoco en el de la corriente. En el primer caso,
el columpio oscilaría hacia la derecha o la
izquierda; en el segundo caso, debería oscilar
hacia el plano de proyección o alejarse de él.
Por medio del montaje experimental de la
Fig. 2 (izquierda) se puede demostrar cua-
litativa y cuantitativamente la fuerza de Lo-
rentz. Para la demostración cualitativa, se
cuelga el columpio conductor verticalmente
sobre los polos del imán. Si ahora se
conecta una corriente, se observará una
desviación que se incrementará a medida
que aumenta la intensidad de la corriente.
Para la demostración cuantitava de la fuerza
de Lorentz, se emplean las 3 perforaciones
roscadas que se han practicado hacia la
izquierda, a 15, 30 y 45 mm en relación a las
verticales. Si, por ejemplo, se monta el colum-
pio conductor – como se muestra en la imagen
– desplazado 45 mm hacia la izquierda, y se
ajusta la corriente que fluye por el columpio de
manera que el alambre de cobre grueso se
encuentre exactamente en el centro del campo
magnético, entonces, la desviación del colum-
pio conductor desde las verticales es igual a
exactamente 45 mm, y la fuerza de Lorentz
corresponde a la fuerza antagonista que sopor-
ta el columpio debido a la atracción terrestre
(véase también la evaluación del experimento).
4.1.2.
Ejecución del experimento
Durante la medición, es necesario anotar
las siguientes magnitudes:
–
el número del experimento N°
–
la distancia a entre las zapatas polares
– el ancho de zapatas polares b en el sen
tido del conductor
–
la desviación c y
– la corriente Ι, que fluye si el hilo de cobre
se posiciona en el centro, dado el caso, se
debe medir la distancia entre el alambre de
cobre y el tornillo moleteado (5) con una
regla no magnética. Ejemplo de una serie
experimental con una distancia entre zapa-
tas polares a = 10 mm
N°
b en mm
1
50
2
50
3
50
4
20
5
20
6
20
c en mm
I en A
15
0,57
30
1,20
45
1,87
15
1,16
30
2,36
45
3,57
4.1.3.
Evaluación del experimento
El columpio conductor se asume simplificada-
mente como un péndulo matemático, esto es,
se desprecia el peso de las tiras trenzadas de
cobre, y el alambre de cobre hace las veces de
masa puntual (m = 6,23 g). La longitud eficaz s
del péndulo es algo menor que la longitud de
las tiras de cobre, puesto que éstas, en la parte
superior, no se pliegan en canto vivo cuando el
columpio se desvía. La longitud s se obtiene,
por tanto, del punto de corte imaginario de la
prolongación lineal de las tiras de cobre con las
verticales (véase Fig. 2). Aproximadamente, es
válido: s = 200 mm.
La fuerza resultante
compuesta por la fuerza de Lorentz F
está inclinada en el ángulo , pu-
peso F
G
esto que la tira de cobre no soporta (prác-
ticamente) ninguna fuerza transversal. Por
tanto, es válido lo siguiente:
F
L
tan
F
G
En la serie experimental de más arriba, las
zapatas polares, en los ensayos 4 y 5,
giraron alrededor de 90° en relación con
las pruebas 1 a 3. De esta manera, se mo-
difica la longitud del conductor que se int-
roduce en el campo magnético. Sin em-
bargo, ahora, para la evaluación, no se
deben tomar literalmente las verdaderas
dimensiones de zapata polar, puesto que
el campo magnético «se sale» por los la-
dos (véase Fig. 3).
Fig. 3
Efectos de borde en los cantos de las
zapatas polares
La longitud eficaz de conducción b
campo magnético, se obtiene aproxima-
damente a partir de:
b
b a
w
3
F
, en la tira de cobre,
K
c
s
F
mg
(1)
L
2
c
1
s
b
b
w
w
(2)
y el
L
, en el
Publicidad
