Experiencia 1.-
EL TELÉFONO CELULAR ENVUELTO EN PAPEL ALUMINIO
En este proyecto se encontrara una forma casera, dinámica y sencilla de demostrar el fenómeno físico de la “ La Jaula De Faraday”, mostrando lo que sucede cuando un dispositivo que cumple sus funciones por medio de ondas electromagnéticas, en este caso un teléfono celular.
FASE EXPERIMENTAL
La señal de un teléfono celular es muy fácil de suprimir, si tienes ingenio. Consigue unos cuantos centímetros cuadrados de papel aluminio, puede ser de cocina o para envolver chocolates. Necesitas dos teléfonos celulares; toma uno de los celulares, sin importar lo moderno que sea, y envuélvelo con el papel metálico. Con el otro teléfono, marca al número del celular envuelto; observarás que la señal no alcanza al aparato, escucharás qué el teléfono no está encendido, o qué esta fuera del área de servicio, o algo similar. Ahora, comprueba que el celular funciona, todavía. Desenvuélvelo del papel metálico, vuelve a marcar el número. En este momento, la señal es captada por el teléfono. El aparato aún sirve, cómo antes.
¿Por qué pasó esto?
Al envolver el teléfono celular con el papel aluminio, creamos una jaula de Faraday, es decir en la jaula de Faraday la carga eléctrica permanece en la superficie metálica; la señal electromagnética, del teléfono no alcanza a la antena, por lo cual el bloqueo del teléfono sucede.
TEORÍA DE LA JAULA DE FARADAY
El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo electro-magnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, éste genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.
Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como repetidores de radio, discos duros y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas
 |
| ¿Podríamos hacer lo mismo con una radio? |
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, los electrones se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan lo electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva).
CONCLUSIÓN
Al envolver el celular con papel de aluminio, ésta queda en el interior de una superficie metálica cerrada (Jaula de Faraday), es decir, dentro de un conductor eléctrico. El campo eléctrico en el interior de un conductor en equilibrio estático es cero.
Las ondas del celular son ondas electromagnéticas, las cuales son generadas por campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo; ocurre que un campo eléctrico variable genera un campo magnético variable y viceversa; así, van generándose el uno al otro y ello hace que la onda se propague por el espacio. En nuestro caso, la onda electromagnética llega a la superficie metálica que forma el aluminio y, como en su interior el campo eléctrico es cero, la onda, que necesita al campo eléctrico variable para propagarse, no puede existir y, por lo tanto, no puede llegar hasta la antena del aparato receptor del celular.
Experiencia 2.-
LA BRUJULA EXPUESTA A IMANES
INFORMACIÓN TEÓRICA
Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que auna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.
FASE EXPERIMENTAL
Cuando se acerca un imán potente a la brújula podemos observar que el polo norte de la aguja de la brújula es atraído por el polo sur del imán. Si se cambia la orientación del imán respecto a la brújula se puede observar que ahora el polo norte del imán repele al polo norte de la aguja y atrae a su polo sur. Esto se debe a que la atracción del imán es mas fuerte que la que ejerce la tierra sobre la brújula
CONCLUSIÓN
Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas.
Experiencia 3.-
LINEAS DE FUERZA MAGNETICA EN UN CABLE CONDUCTOR
(experimento de Oested)
INFORMACIÓN TEÓRICA
La ley de Ohm, que afirma que la resistencia es igual a la fuerza electromotriz, o tensión, dividida entre la intensidad de corriente, no es una ley fundamental de la física de aplicación universal, sino que describe el comportamiento de una clase limitada de materiales sólidos.
Los conceptos elementales del magnetismo, basados en la existencia de pares de polos opuestos, aparecieron en el siglo XVII y fueron desarrollados en los trabajos de Coulomb. Sin embargo, la primera conexión entre el magnetismo y la electricidad se encontró en los experimentos del físico y químico danés Hans Christian Oersted, que en 1819 descubrió que un cable conductor por el que fluía una corriente eléctrica desviaba una aguja magnética situada en sus proximidades.
A la semana de conocer el descubrimiento de Oersted, el científico francés André Marie Ampè re demostró experimentalmente que dos cables por los que circula una corriente ejercen una influencia mutua igual a la de los polos de un imán.
FASE EXPERIMENTAL
Para llevar a cabo el experimento vamos disponer de una aguja imantada que puede girar en torno a un eje que pasa por su centro. Inicialmente, sobre la aguja sólo actúa el campo magnético terrestre de forma que ésta se orienta en la dirección Norte-Sur.
Con la aguja en equilibrio, colocamos un tramo de conductor recto paralelo a la aguja. Un amperímetro conectado en serie, con el conductor nos indicará cuando círcula corriente por el mismo. En esta situación, si hacemos circular una corriente elevada por el conductor, del orden de 6 amperios, observamos que la aguja se desvía de su posición de equilibrio, oscilando en torno a las direcciones paralela y perpendicular al conductor. Al eliminar la corriente, la aguja vuelve a oscilar en torno a la dirección paralela al conductor(Norte-Sur)hasta que se detiene. Seguidamente se invierte el sentido de la corriente, observándose que ahora la aguja se desvía en sentido contrario.
Podemos concluir que cuando circula corriente por el conductor sobre la aguja magnética actúan dos fuerzas, la fuerza debida al campo magnético terrestre y la fuerza originada por el campo magnético que el conductor crea en su entorno.
 |
| Comprobando el campo magnetico |
|
CONCLUSIÓN
Podemos concluir que existe un verdadera relación entre magnetismo y la electricidad, este esperimento lo comprobamos con solo tocar el timbre de nuestra casa, es por ello que el experimento de Oersted puso por primera vez de manifiesto que existía una conexión entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. La publicación de este trabajo dió lugar a muchas interrogantes y estimulando un gran número de investigaciones. A partir de esta experiencia pudo revelarse la verdadera naturaleza del magnetismo, cuyo origen debe situarse en el movimiento de cargas eléctricas. Tomando como punto de partida el experimento de Oersted, a fines de 1820 se conocían las primeras leyes cuantitativas de la electrodinámica y hacia 1826 Ampère ultimaba una teoría que permaneció durante casi 50 años, hasta la formulación de la teoría electromagnética por Maxwell.
