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Física y Química 3º ESO guía interactiva para la
resolución de ejercicios

• LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• Magnetismo y electricidad

I.E.S. Élaios Departamento
de Física y Química
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Índice

• Propiedades de los imanes
• Efecto magnético de la corriente
• Inducción electromagnética

• Ejercicio 1
• Ejercicio 2
• Ejercicio 3
• Ejercicio 4
• Ejercicio 5
• Ejercicio 6
• Ejercicio 7
• Ejercicio 8
• Ejercicio 9
• Ejercicio 10

• Ejercicio 11
• Ejercicio 12
• Ejercicio 13
• Ejercicio 14
• Ejercicio 15
• Ejercicio 16
• Ejercicio 17
• Ejercicio 18

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Ayuda

• El magnetismo es la propiedad que tienen
  algunos minerales, como la magnetita, de atraer
  al hierro y al acero esta propiedad también la
  puede adquirir el acero si está sometido a la
  acción de un imán durante un tiempo, este
  fenómeno se denomina inducción magnética.
• Un imán tiene dos polos, que son las zonas
  donde se manifiestan con mayor intensidad sus
  propiedades .El polo norte es aquel que al girar
  el imán libremente se orienta hacia el norte
  geográfico, y el polo sur es el que se orienta
  hacia el sur geográfico.
• Los polos del mismo nombre se repelen y los
  polos de distinto nombre se atraen.
• Los polos de un imán nunca pueden aislarse,
  pues al dividir un imán siempre aparecen de nuevo
  los dos polos.
• Todas estas propiedades son consecuencia de
  que en un imán el modo de girar los electrones en
  los átomos no es aleatorio, sino que obedece a un
  cierto orden.
• La Tierra se comporta como un imán cuyo polos
  norte y sur magnéticos están próximos a los polos
  norte y sur geográficos, pero que no coinciden
  con ellos. El ángulo que forma la dirección del
  norte geográfico con la dirección del norte
  magnético se denomina ángulo de declinación.
• Denominamos campo magnético a la zona del
  espacio donde se manifiesta la atracción o
  repulsión de un imán. Se pueden visualizar las
  líneas de fuerza del campo magnético con la ayuda
  de limaduras de hierro o de pequeñas agujas
  imanadas (brújulas).

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Ayuda

• En un principio, electricidad y magnetismo se
  consideraban fenómenos separados, pero como queda
  demostrado en la experiencia de Oersted, una
  corriente eléctrica crea un campo magnético. Con
  la ayuda de limaduras de hierro o de pequeñas
  brújulas pueden visualizarse la líneas de fuerza
  del campo magnético resultante.
• Si la corriente eléctrica circula por un
  conductor arrollado en espiral (bobina), el campo
  magnético que se crea es más intenso que el que
  crea una corriente que circula por un conductor
  rectilíneo, y tanto más intenso cuanto mayor sea
  el número de espiras de la bobina.
• Si en el interior de la bobina introducimos una
  barra de hierro, tenemos un electroimán. El
  electroimán se comporta como un imán, pero en el
  que podemos cambiar la intensidad y el sentido de
  su campo magnético, al variar la intensidad y el
  sentido de la corriente que circula por la
  bobina. De este modo podemos hacer instalaciones
  en las que coexistan imanes y electroimanes, y
  aprovechar sus interacciones para diversos usos
  (motor eléctrico, timbre, galvanómetro, etc)
• Un campo magnético variable crea una corriente
  eléctrica en un conductor. Este fenómeno,
  denominado inducción electromagnética y
  descubierto por Faraday, es el fundamento de los
  generadores de corriente continua (dinamo) y
  alterna (alternador) en ellos se hace girar el
  conductor en el seno de un campo magnético, y al
  ir variando su posición, varía el campo magnético
  que lo atraviesa, por lo que circulará corriente
  en el conductor.

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EJERCICIO 1(a) Cómo se orienta un imán natural
que se deja girar libremente, por ejemplo
suspendido de un hilo o flotando sobre un corcho
en el agua? (b) Cómo se decide cuál es el polo
norte y cuál el sur de un imán?
Haz clic para verlo
(a) Un imán que gira libremente, se orienta en la
dirección norte-sur, ya que la Tierra se comporta
como un imán.
(b) El polo norte de un imán es el que se sitúa
más próximo al norte geográfico. El polo sur del
imán es el que sitúa más próximo al polo sur
geográfico.
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EJERCICIO 2Cuáles de los siguientes objetos o
materiales son atraídos por un imán?
Una moneda de 0,50
La hoja de un cuchillo
Carbón
Latón
Plástico
Un clavo de hierro
Una lata de refresco
Unas tijeras
Una alambre de cobre
El exterior de la lavadora
Vidrio
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EJERCICIO 3Por qué no se pueden separar los
polos de un imán?
Al dividir un imán en dos pedazos, cada una de
las partes es un imán completo. El magnetismo
afecta a todo el material que constituye el
imán. Los polos son los lugares donde la fuerza
magnética se manifiesta con más intensidad.
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EJERCICIO 4En pantalla van a aparecer parejas
de polos de imanes distintos. Dibuja en cada caso
una flecha en cada imán que nos indique la
atracción o repulsión que experimenta.
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EJERCICIO 5Dibuja la líneas de fuerza de un
campo magnético creado por un imán recto.
Recuerda y dibuja cómo se disponen las limaduras
de hierro al extenderlas sobre una cartulina que
tiene debajo el imán.
Las líneas de fuerza del campo magnético son
cerradas, salen del polo norte y entran por en
polo sur.
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EJERCICIO 6 Dibuja y explica cómo se
orientarían unas brújulas que estuviesen situadas
cerca de un imán recto
Recuerda que una brújula no es más que un imán
que gira libremente.
Recuerda cómo son las líneas de fuerza del campo
magnético de un imán recto.
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EJERCICIO 7(a) Qué ocurre cuando situamos una
brújula cerca de un conductor por el que circula
una corriente?(b) Y si cambiamos el sentido de
la corriente, qué ocurre?(c) Cómo interpretamos
estos hechos?(d) Quién fue el científico que
realizó este experimento por primera vez?
Cuando el circuito está abierto y no circula
corriente, la brújula no se desvía.
( a)
Haz clic para ver qué ocurre cuando se cierra el
interruptor.
Al circular corriente, la brújula se desvía y se
orienta perpendicularmente al conductor.
Si la corriente circula en sentido contrario, la
brújula girará 180º respecto a su posición
anterior.
( b)
( c)
El experimento demuestra que una corriente
eléctrica crea un campo magnético en torno suyo,
que hace que la brújula se desvíe.
( d)
El científico que puso en evidencia la relación
entre electricidad y el magnetismo, mediante un
experimento semejante fue el danés Oersted en
1820. Por ello se denomina al experimento
Experiencia de Oersted
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EJERCICIO 8(a) Cómo pueden visualizarse las
líneas de fuerza del campo magnético que produce
una corriente rectilínea?(b) Qué forma y
orientación tienen?
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EJERCICIO 9Si se hace pasar corriente por un
conductor arrollado en espiral, es decir, por una
bobina, se obtiene un campo magnético similar al
de un imán en forma de barra, Cómo podemos
aumentar la intensidad de este campo magnético?
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EJERCICIO 10(a) Cómo se determinan los polos
de un electroimán?(b) Por qué para cargar
chatarra se utiliza un electroimán en vez de un
imán permanente?
(a) Se determinan con la regla de la mano
derecha Si los dedos rodean el electroimán en
el sentido en el que circula la corriente, el
dedo pulgar señala el polo norte.
N
s
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EJERCICIO 11 En la figura se muestran dos
cilindros de hierro a los que se ha enrollado
sendos cables conectados a una pila.Los dos
circuitos son idénticos, pero uno de ellos tiene
el interruptor desconectado. Qué pasará cuando
conectemos el interruptor?
S
N
S
N
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EJERCICIO 12Deduce, en las espiras de la
figura, si la cara que observamos se comporta
como polo sur o polo norte del campo magnético
que crean.
Aplica la regla de la mano derecha imaginando que
hay un trozo de hierro en el interior de la
espira.
La espira 1 actúa como polo sur y la espira 2
como polo norte. También puede recordarse con las
letras S y N, dotándolas de orientación con
flechas. Haz clic para verlo.
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EJERCICIO 13Por la espira de la figura circula
una corriente en el sentido indicado. Deduce
hacia donde girará la espira por la acción del
campo magnético.
Según lo visto en el ejercicio anterior, la cara
superior de la bobina hace de polo sur y la
inferior, de polo norte, por tanto la bobina
girará 90º en sentido contrario a las agujas del
reloj hasta aproximar los polos diferentes.
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EJERCICIO 14Localiza los componentes del motor
y sitúalos en la figura. Señala también por donde
circula corriente eléctrica.
Imán
Imán
Bobina
Bobina
Imán
Escobillas
Escobillas
Bobina
Conmutador
Conmutador
Generador
Generador
Conmutador
Corriente
Eje
Eje
Escobillas
Corriente
Corriente
Eje
Generador
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EJERCICIO 15En 1831, Michael Faraday consiguió
obtener una corriente eléctrica en una bobina
acercando y alejando un imán de ella. Si en vez
de mover el imán movía la bobina obtenía los
mismos resultados. La intensidad de la corriente
obtenida era medida por un amperímetro conectado
a la bobina.Di qué es lo que ocurre en el
experimento de inducción electromagnética de
Faraday cuando se establecen las condiciones que
van saliendo en pantalla.
El imán se aleja en vez de acercarse a la bobina
La corriente circula en sentido contrario
El amperímetro marca más intensidad
Se aumenta el número de espiras de la bobina
El amperímetro marca menos intensidad
El imán o la bobina se mueven más despacio
El amperímetro marca más intensidad
Se usa un imán más potente
No circula corriente en la bobina
El imán no se mueve
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EJERCICIO 16Se tiene dos circuitos, A y B, uno
al lado del otro. El circuito A tiene un
generador, el B sólo un amperímetro.Di qué hará
la aguja del amperímetro del circuito B en las
siguientes situaciones (a) al cerrar el
interruptor del circuito A (b) mientras el
interruptor permanece cerrado (c) al abrir el
interruptor.
A
B
Recuerda la experiencia de Faraday.
(a) Al cerrar el interruptor en el circuito A, se
moverá la aguja del amperímetro en B, ya que
aumenta el campo magnético sobre él y se crea una
corriente inducida.
(b) Cuando el interruptor permanece cerrado, la
aguja del amperímetro muestra que no hay
corriente inducida, pues el campo magnético no
varía.
(c) Al volver a abrir el interruptor, se mueve la
aguja del amperímetro en B por la misma razón que
en (a). Pero esta vez el campo magnético
disminuye y el amperímetro se desviará en sentido
contrario.
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EJERCICIO 17Un experimento de inducción
magnética consiste en mover un cable, con sus
extremos unidos a un amperímetro, entre los polos
de un imán en forma de U.(a) Qué ocurrirá si
movemos el cable hacia arriba o hacia abajo
perpendicularmente a las líneas de fuerza del
campo magnético del imán?(b) Y si lo movemos
paralelamente a ellas?
El flujo magnético que atraviesa el circuito
varía por lo tanto, el amperímetro señalará paso
de corriente. Su sentido cambiará según suba o
baje el cable.
(a) Piensa si se produce variación del flujo
magnético sobre el circuito al moverlo.
(b) Piensa de nuevo si se produce variación del
flujo magnético sobre el circuito al moverlo.
Si el cable se mueve paralelamente a las líneas
de fuerza, no se induce corriente, ya que el
flujo magnético no cambia el amperímetro marcará
cero.
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EJERCICIO 18Suele decirse que una dinamo es
como un motor eléctrico, pero que trabaja al
revés.En qué se parecen y en qué se diferencian
un motor eléctrico y una dinamo?Recuerda el
motor del ejercicio 14.
Se hace girar la bobina
Las partes de una dinamo son las mismas que las
del motor.
Bobina
Imán
La diferencia es esencial mientras que en el
motor hay un generador que hace pasar corriente
por la bobina y el campo magnético la hace girar,
en la dinamo hacemos girar la bobina para que en
ella aparezca una corriente, y no hay ninguna
pila .
Corriente Inducida
Conmutador

• En el motor el objetivo es producir movimiento
  a partir de electricidad.
• En la dinamo el objetivo es producir
  electricidad a partir del movimiento.

Escobillas