Sustancias diamagnéticas

1. ¿Qué vamos a hacer?

Vamos a comprobar como hay sustancias que son rechazadas cuando se encuentran en un campo magnético.

2. ¿Qué necesitamos?

  • 1 Imán potente (pueden servir algunos de los que llevan los altavoces de las radios, o los que van en la punta de las flechas de los juegos de dardos magnéticos),
  • Pajitas de las utilizadas para beber refrescos,
  • Hilo,
  • Plastilina,
  • Sustancias diamagnéticas: uvas, pastillas ambientadoras.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Hay que tener en cuenta que es un fenómeno muy débil y, por tanto, vamos a necesitar un dispositivo muy sensible. Lo vamos a conseguir fabricando una especie de balanza de torsión con una pajita colgando de un hilo (tal como puede verse en la figura). La plastilina la vamos a utilizar para ayudar a equilibrar el sistema y evitar que se desplace el hilo.

3.2. En primer lugar, vamos a clavar dos uvas en los extremos de la pajita. Las uvas son una fruta con gran contenido de agua (sustancia diamagnética) por lo que el efecto será fácil de observar.

3.3. Comprueba que al acercar lentamente un imán a una de las uvas el sistema gira alrededor del hilo, rechazado por el imán.

3.4. Repite ahora el experimento con dos pastillas de naftalina o de para-dicloro benceno; son sustancias con carácter “aromático” y, por tanto, diamagnéticas. Esta sustancia se utiliza como sustituto de la naftalina, para conservar la ropa, o en pastillas ambientadoras del hogar (se pueden conseguir fácilmente en supermercados y droguerías).

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

Las sustancias diamagnéticas tienen unas características muy interesantes: son rechazadas por un campo magnético. Es el caso de sustancias como el agua, el oro, la naftalina, etc.

El problema que se plantea es que los efectos diamagnéticos son muy débiles y, por tanto, debemos buscar un dispositivo lo suficientemente sensible que nos ayude a detectarlos.

5. Recomendaciones y/o observaciones.

Se puedes probar con otras sustancias diamagnéticas, por ejemplo, con un anillo de oro. También se puede investigar con otras sustancias que encuentres en casa y tratar de encontrar cuáles son también diamagnéticas.

 

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Péndulo caótico

1. ¿Qué vamos a hacer?

Vamos a crear un péndulo que oscile con normalidad. A partir de aquí, veremos que reacción se genera si ponemos unos imanes en la trayectoria del péndulo.

2. ¿Qué necesitamos?

  • 8 Imanes pequeños,
  • 1 Cápsula de plástico pequeña en la que guardar un imán,
  • Plastilina,
  • Hilo,
  • Soporte para el péndulo.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. En primer lugar vamos a construir el péndulo. Para ello vamos a utilizar una pequeña cápsula de plástico en la que colocaremos el imán en la parte más baja. Hay que tener cuidado de que uno de los polos del imán quede apuntando hacia abajo. En la parte de arriba de la cápsula haremos un pequeño agujero para pasar el hilo del que la vamos a colgar.

3.2. La forma de la cápsula no tiene importancia.

3.3. Ahora tenemos que colgar el péndulo de un soporte.

3.4. Preparar la base con los imanes sobre la que va a oscila el péndulo, es una parte importande del experimento. En el dibujo se ha puesto un ejemplo con 6 imanes formando un hexágono y uno más situado en el centro (justo debajo del punto del que cuelga el péndulo). Un detalle muy importante es que los imanes tienen que estar orientados al revés que el imán del péndulo, de forma que lo repelan. También es importante que los imanes queden sujetos a la base. Basta con que la base sea de hierro y los imanes quedarán unidos a ella. Si la base es de otro material, pueden unirse los imanes con plastilina o pegamento.

Ahora basta con dejar de oscilar el péndulo y observar lo que ocurre.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

Un péndulo es un dispositivo que oscila a un lado y a otro de su posición de equilibrio repitiendo periódicamente el mismo movimiento. Se realiza siempre el mismo movimiento y, por tanto, podemos predecir su posición en todo momento. Sin embargo, un sistema caótico realiza siempre un movimiento impredecible. En este experimento vamos a construir un péndulo caótico ayudándonos de unos cuantos imanes.

Los imanes de la base repelen al imán del péndulo. Cuando soltamos el péndulo se pone en movimiento y tiende a oscilar en un plano como cualquier péndulo, pero cuando llega a la zona de acción de los imanes experimenta una fuerza de repulsión que le hace cambiar la dirección y el plano de oscilación. La gravedad hace que el péndulo tienda a volver a la posición de equilibrio, pero en su camino va a encontrar siempre una fuerza de repulsión que le hará cambiar su trayectoria. Y así, indefinidamente sin parar nunca. O parando cuando el azar le lleve a encontrar un punto de equilibrio.

Magnetismo en el agua

1. ¿Qué vamos a hacer?

Vamos a realizar otro experimento distinto para comprobar que los polos iguales de un imán se repelen.

2. ¿Qué necesitamos?

  • Fichas magnéticas (por ejemplo de un juego de mesa),
  • 1 Cuenco pequeño,
  • Agua.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Se pone un poco de agua en el cuenco y luego se dejan sobre la superficie del agua tres o cuatro fichas magnéticas.

3.2. Las fichas se colocan sobre el agua de manera que se separan y terminan pegadas a la pared del cuenco formando polígonos regulares.

3.3. Cuando las fichas están pegadas a la pared del cuenco se puede dejar otra ficha en el centro que permanecerá en equilibrio sin moverse.

4. ¿Qué es lo que ha sucedido?

Las fichas se alejan unas de otras por las fuerzas magnéticas que actúan sobre los imanes que tienen las fichas de plástico en su interior.

5. Recomendaciones y/o observaciones.

Si las fichas no flotan podemos pegar debajo de ellas un trozo de corcho.

Imanes que levitan

1. ¿Qué vamos a hacer?

Vamos a comprobar como gracias al efecto magnético podemos conseguir que un imán levite sobre el otro.

2. ¿Qué necesitamos?

  • 2 imanes anulares. Se pueden obtener de los auriculares que se utilizan para los aparatos de música,
  • 1 pajita para refrescos,
  • 1 bolita de plastilina.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Sujeta la pajita con la bola de plastilina de forma que quede vertical.

3.2. Ensarta un imán través de la pakita.

3.3. Añade más imanes procurando que se enfrenten siempre polos opuestos.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

En esta experiencia se ve cómo los imanes pueden levitar unos sobre otros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos del mismo signo.

5. Recomendaciones y/o observaciones.

Si se tienen suficientes imanes, se puede probar a juntar varios grupos que se repelan entre sí.

Electroimán

1. ¿Qué vamos a hacer?

El objeto de este experimento es hacer un electroimán que permita demostrar la creación de fuerzas magnéticas mediante la corriente eléctrica observando la capacidad de atracción del objeto imantado.

2. ¿Qué necesitamos?

  • 1 pila de 1,5 voltios,
  • cable eléctrico, o alambre de cobre esmaltado,
  • 1 tornillo con su tuerca, clavo, o cualquier pieza de hierro parecida.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. En primer lugar pelamos el cable en sus extremos.

3.2. A continuación enrollamos el cable alrededor del tornillo.

3.3. Una vez enrollado el cable en el tornillo, se sujeta la pila al tornillo (con el cable enrollado) con cinta aislante.

3.4. Por último unimos los dos extremos pelados del cable a la pila de 1,5 voltios sujetándolos con cinta aislante y ya tenemos nuestro electroimán, sólo queda probarlo.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

Un Electroimán es como un imán permanente (posee un campo magnético) pero sólo funciona cuando se conecta a una fuente de energía eléctrica. El campo magnético resultante no difiere en nada, en cuanto a características, si se lo compara con un imán permanente común.

Cuando una corriente eléctrica circula por un materiál conductor, genera un campo magnético. El siguiente dibujo muestra como se distribuye éste campo magnético.

Al enrollar el conductor en forma circular (o cuadrada también podría ser, por ejemplo) el campo electromagnético generado por cada tramo de conductor se concentra en una región más pequeña, y toma la forma como lo indica el siguiente dibujo:

Cuando colocamos un material ferrítico como núcleo, lo que estamos haciendo es concentrar todo el campo magnético generado. Esto ocurre debido a que ese material es más permeable al campo magnético que el aire. Es por ello que sin un núcleo, nuestro electroimán casero no funciona, pues las líneas de campo se dispersan.

5. Recomendaciones y/o observaciones:

Si no se dispone de un conductor aislado, o alambre de cobre barnizado, puede enrollar el conductor sobre una tira de papel, que se colocará primero sobre el núcleo. Esto evitará el cortocircuito. Además, hay que tratar de evitar que las espiras no se toquen entre sí.

Pero si el conductor está aislado, no importa que esté en contacto o que las espiras se toquen.

Por último, hay que tratar de dar varias vueltas. Si el electroimán posee pocas, la batería se deteriorará muy rápidamente, pues al no ofrecer resistencia, se genera un cortocircuito eléctrico. Hay que probar cual es la cantidad de vueltas más adecuada. Si se hacen muchas, el electroimán casero no tendrá “fuerza”.

NOTA:  Puedes encontrar este experimento tanto en la categoría de Magnetismo, como en la de Electricidad y energía

El aluminio y los imanes

1. ¿Qué vamos a hacer?

Vamos a comprobar como el aluminio, pese a no ser atraído por los imanes, puede ser sometido a la fuerza de éstos.

2. ¿Qué necesitamos?

  • Papel de aluminio,
  • 1 Vaso,
  • 1 Imán,
  • Hilo fino,
  • 1 Plato con agua.

3. ¿Cómo lo hacemos?

3.1. Usando el papel de aluminio, se fabricará un recipiente tomando como molde la parte de abajo de un vaso (también se puede comprar un molde ya hecho como el de la figura)

3.2. Se coloca el recipiente flotando en un plato con agua. (El objetivo es disminuir el rozamiento y que el recipiente se pueda mover más o menos libremente).

3.3. Después se cuelga el imán de un hilo y se hace girar, sobre sí mismo, lo más deprisa posible (basta con retorcer el hilo).

3.4. Al colocar el imán girando en el interior del recipiente se verá cómo reacciona éste: comienza también a girar. Cuando el imán cambia el sentido de giro, también cambia el sentido del recipiente.

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

El efecto es debido al movimiento del campo magnético con respecto a las paredes del recipiente. Cuando un conductor (en este caso el recipiente metálico) se mueve en el seno de un campo magnético (el generado por el imán) o el campo magnético se mueve con respecto al conductor, el conductor responde tratando de anular el efecto del imán: se generan corrientes inducidas que crean un campo magnético contrario al que actúa que, en este caso, provoca que se mueve el sistema. Se trata de un ejemplo de la conocida como Ley de Lenz.

5. Recomendaciones y/o observaciones:

Hay que tener mucho cuidado para que el imán no roce con el recipiente. Si se tocan, el giro será debido a los golpes que recibe.

Cuanto más potente sea el imán mejor saldrá el experimento. Además, si es grande y se encuentra próximo a las paredes se observará mejor el efecto.

La velocidad de giro también influye, puedes probar con diferentes velocidades.

Los polos del imán tienen que estar en el plano horizontal, perpendiculares al eje de giro.

 

Dibujar líneas de campo magnético

1. ¿Qué vamos a hacer?

A partir de limaduras de hierro, y de imanes, vamos a hacer visible un fenómeno invisible: vamos a mostrar la fuerza que ejercen los imanes sobre los metales.

2. ¿Qué necesitamos?

  • Unas pocas limaduras de hierro (se pueden obtener las limaduras fácilmente con un trozo de hierro y una lima de metales)
  • 2 imanes rectangulares,
  • 1 hoja de papel,
  • 1 bote de cristal,
  • 1 trozo de plástico transparente,
  • 1 palito de madera.

3. ¿Cómo lo hacemos?

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

4. ¿Qué es lo que ha ocurrido?

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.

5. Recomendaciones y/o observaciones.

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.