Laboratorio de ferrofluido y electromagnetismo 3D

Inestabilidad de Rosensweig, ley de Faraday y física coloidal • Ciencia
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Raymarching volumétrico GLSL Leyes de Faraday y Lenz en vivo Audio electromagnético Web Audio

Escultor de ferrofluido coloidal y dinámica de inducción electromagnética

Experimenta en tiempo real con la inestabilidad de Rosensweig en suspensiones de nanopartículas ferromagnéticas y comprueba las leyes de inducción magnética de Faraday. Mueve imanes virtuales con el cursor o el dedo, modula espiras de cobre, observa el encendido térmico del filamento de tungsteno y activa el micrófono para sincronizar la danza líquida con el sonido.

Motor físico activo a 60 FPS
Arrastra sobre la pantalla con el ratón o el dedo para gobernar el imán
Fuerza electromotriz (fem) 0,0 mV
Corriente inducida (I) 0,0 mA
Potencia disipada (P) 0,0 mW
Flujo magnético (Φ_B) 0,0 µWb
Inducción magnética (B) 420 mT

Experimentos y configuraciones en 1 clic

Parámetros físico-químicos del ferrofluido

1.4 T
60 %
14
Recomendaciones técnicas de fijate.com

Materiales y equipos recomendados para experimentos de ferrofluidos y electromagnetismo

Frascos sellados de ferrofluido coloidal real, imanes de neodimio N52 de alta potencia magnética, solenoides y bobinas didácticas de cobre para la ley de Faraday y visualizadores 3D de líneas de campo.

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Ferrofluido de laboratorio

Frasco de ferrofluido magnético sellado en suspensión coloidal con imán de neodimio

Concept Zero / Ferrofluid / Educational Innovations

Suspensión coloidal de nanopartículas de magnetita de 10 nm en líquido portador transparente y sellado en vial de borosilicato de alta resistencia para estudiar picos de Rosensweig reales.

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Fuerza magnética N52

Set de superimanes de neodimio N52 cilíndricos de alta potencia de tracción

First4magnets / Magnet Expert / Wukong

Imanes de tierras raras sinterizados con recubrimiento triple de níquel-cobre-níquel (Ni-Cu-Ni) capaces de generar densidades de flujo de más de 1,4 teslas en superficie para esculpir ferrofluidos y experimentar con inducción.

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Inducción de Faraday

Solenoide didáctico de cobre con núcleo de hierro dulce y bornes para laboratorio de física

Eisco Labs / 3B Scientific / PHYWE

Bobina helicoidal con múltiples tomas de espiras (100, 200 y 400 espiras) y núcleo ferromagnético extraíble para demostrar la ley de Faraday, la ley de Lenz y generación de corriente alterna.

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Visualización de campo 3D

Kit de visualización de líneas de campo magnético con limaduras de hierro finas y brújulas

Edu-Labs / Eisco / Galt

Cámara transparente sellada con limaduras de hierro suspendidas en aceite de silicona y microbrújulas de orientación para mapear los vectores de inducción B en tres dimensiones sin ensuciar.

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Fundamentos teóricos del laboratorio interactivo

Inestabilidad de Rosensweig y fluidos coloidales

Un ferrofluido es una suspensión coloidal compuesta por miles de millones de nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) de 10 nanómetros recubiertas por un surfactante para evitar su aglutinación. Cuando el campo magnético perpendicular supera el umbral crítico B_c, la superficie lisa deviene energéticamente inestable.

B_c² = (2 / μ₀) · (1 + 1/μ_r) · √(ρ · g · γ)

El fluido minimiza su energía libre total alcanzando un compromiso exacto entre la energía magnética, la tensión superficial y la gravedad, autoorganizándose en una matriz regular hexagonal de picos afilados.

Ley de inducción de Faraday y principio de Lenz

Cualquier variación en el tiempo del flujo magnético total que atraviesa el área transversal de una espira conductora genera una fuerza electromotriz inducida (fem). Al aproximar o alejar el imán respecto a la bobina, la velocidad de cambio determina el voltaje.

fem = -N · (dΦ_B / dt)

El signo negativo introducido por Heinrich Lenz manifiesta el principio de conservación de la energía: el sentido de la corriente eléctrica inducida genera a su vez un campo magnético que se opone siempre a la variación del flujo que la originó.

Incandescencia térmica del filamento de tungsteno

La corriente eléctrica inducida I = fem / R disipa calor por efecto Joule en la resistencia del filamento (P = I² · R). El aumento térmico provoca emisión de fotones en el espectro visible según la radiación de cuerpo negro modelada por la ley de Stefan-Boltzmann.

P_radiada = σ · A · (T⁴ - T_ambiente⁴)

El motor térmico del simulador calcula la inercia térmica en tiempo real, pasando progresivamente de un filamento rojo oscuro a un blanco cálido de tungsteno conforme aceleras las oscilaciones del imán.