Vía Láctea

Ciencia de cada día

Inicio

Volver

Ley de Lenz. Imán cayendo por un tubo de cobre

El trabajo consiste en construir un péndulo que pase entre dos electroimanes al oscilar, pudiéndose sustituir su extremo por materiales conductores y no conductores.
Al atravesar el campo magnético con velocidad los materiales conductores, aparecerá sobre estos una Fuerza de Lorentz que se opondrá al movimiento y que frenará rápidamente la oscilación.



Enlace al guión de laboratorio.




Material

- Tubo de cobre o aluminio de 1,5 m y 1,5 o 2 cm de diámetro
- Imán de neodimio de diámetro inferior al del tubo
- Cronómetro

.


Este tipo de tubos de cobre se utiliza en fontanería para conducción de agua, se encuentra en ferreterías.
El diámetro tiene que ser 3 o 4 mm mayor que el del imán de neodimio, para que se mantenga cerca de las paredes sin rozarlas.
El imán de neodimio debe ser cilíndrico para adaptaser a la forma interior del tubo. Cuanto más alto sea el cilindro y más potente el imán, mejores resultados se obtendrán.
Los imanes de neodimio de 1 cm de diámetro cuestan menos de 2€ la unidad comprados en internet (2023).
Como cronómetro se pueden usar los teléfonos móviles de los alumnos.



Comentarios a la preparación del montaje

Es importante que el tubo esté vertical y no oscile, para que el imán pueda descender sin tocar las paredes.
Para lograrlo, basta con sujetar el tubo por un extremo y dejarlo colgar. Se puede colgar de un soporte, pero con sujetarlo con dos dedos es suficiente.


Aspectos didácticos


Este trabajo pretende:

- Observar la aparición de la Fuerza de Lorentz oponiéndose a la velocidad cuando un campo magnético se mueve.
- Valorar las transformaciones de la energía cuando un campo magnético se mueve respecto a un conductor.
- Comprender el papel de la corriente inducida extrayendo energía de un sistema campo magnético-conductor en movimiento.

Este experimento, siendo muy simple de ejecutar, tiene implicaciones complejas que incluyen la acción de la ley de Lenz en forma de fuerza que se opone al movimiento del imán. Hay que hacer ver que el mismo fenómeno se da cuando una espira gira en el campo magnético de un alternador o una dinamo y que, por tanto, la espira se frenará de la misma manera cuando esté generando corriente.
Es importante hacer ver el papel de la conservación de la energía en estos sistemas: si parte de la energía se la lleva la corriente eléctrica, debe disminuir la energía mecánica y, por tanto, aparecerá una fuerza que haga un trabajo en contra de la energía mecánica.



Tubo en posición

Introducción del imán
Caida a través del tubo.

Caida a través del tubo.


Licencia de Creative Commons