guiones fisica

MOMENTO MAGNÉTICO DE UNA BOBINA DE n ESPIRAS EN UN CAMPO
MAGNÉTICO

OBJETIVOS

En esta experiencia se plantean dos objetivos:
- Medida del campo magnético creado entre las bobinas de Helmholtz.
- Determinación del torque debido al momento magnético creado por una bobina de
una, dos y tres espiras y de diferente radio, recorrida por una intensidad de corriente,
cuando se encuentransituadas en el interior de un campo magnético uniforme (bobinas
de Helmholtz).

CONCEPTOS BÁSICOS
La configuración de Helmholtz, es un dispositivo que se utiliza para obtener un
campo magnético uniforme en una pequeña región del espacio. Este sistema consta de
dos bobinas paralelas, de N espiras y de radio R, recorridas por sendas corriente I,
iguales y en el mismo sentido y que seencuentran separadas una distancia igual a su
radio.
El campo magnético creado por una espira, de radio R, recorrida por una
corriente I, en un punto de un eje perpendicular a la espira y a una distancia x de su
centro viene dado, de acuerdo con la ley de Biot-Savart, por:

B=

(

µ0 R 2 I

2 R2 + x2

)

3

2

Luego para la disposición de Helmholtz, el campo magnético en el punto medioentre ambas bobinas ( x = R ) es:
2
B=

8µ 0 NI
125 R

donde µ 0 = 4πx10 −7 N / A 2
Cuando una espira, recorrida por una corriente i, se sitúa en el interior de un
campo magnético uniforme (B), sobre ella se ejerce un par que tiende a rotarla. Dado
que el momento magnético (m) de esta espira, viene dado por

r
r
m = iA
r
donde A es un vector perpendicular al plano de la espira ycuyo módulo es la superficie

de la misma, el momento de este par, se puede expresar como:
r

r r
τ = mxB

Luego el módulo de este torque para el caso de una bobina, de n espiras,
recorrida por la corriente i, situada en el interior de un campo magnético B, es:

r
τ = niABsenα = niπr 2 Bsenα
r
r
siendo α el ángulo comprendido entre B y A .

MATERIAL
•

Dinamómetro de torsión•

Bobinas de Helmholtz ( R = 10 cm, N= 154 espiras )

•

Tres tipos de bobinas:

o r = 6 cm y n = 1,2 y 3 espiras;
o r = 4.25 cm. y n = 1 espira
o r = 3 cm y n = 1 espira.
•

Fuente de alimentación para las espiras.

•

Fuente de alimentación para las bobinas de Helmholtz.

•

Amperímetros

•

Teslámetro

EXPERIENCIA

1º. Colocar las dos bobinas de Helmholtz enserie y con una separación igual a su radio
(10 cm.) teniendo presente que la máxima intensidad que soportan es 2.5 A. Con la
sonda del teslámetro mide el campo magnético, generado por dichas bobinas cuando
éstas son recorridas por una corriente de 2.5 A, en dirección axial (de centro de una
bobina a centro de la otra) y en dirección radial. Representar gráficamente el campo
magnético en funciónde la posición de la sonda para cada una de las direcciones.

2º. Una vez comprobada la uniformidad del campo magnético entre ambas bobinas se
procede a calcular los momentos de torsión de los tres tipos de bobinas (de diferente
radio (r) y número de espiras (n) ). Para ello se deben seguir los siguientes pasos:
-

Se realiza el montaje del experimento tal como se muestra en al figuraanterior, sin conectar las fuentes de alimentación, y se procede a calibrar el
dinamómetro de torsión con la espira paralela a las bobinas, poniendo el
indicador a cero.

-

Una vez calibrado el dinamómetro de torsión se procede con las medidas de
los momentos sobre los diferentes circuitos; para lo cual se debe conectar un
amperímetro para la medida de la intensidad que circula por lasbobinas de
Helmholtz (I) y otro para determinar la intensidad (i) que circula por los
diferentes circuitos.

3º. Realizado el montaje proceder con el siguiente bloque de medidas:
-

Representar el torque ( τ) frente a la corriente (I) que circula por la bobinas
de Helmholtz, con i = 3.5 A para las espiras de r = 6 y 4.25 cm y para un
ángulo de 90º.

-

Representar el torque (τ) frente a...