Ley de ampere
Páginas: 5 (1188 palabras)
Publicado: 10 de noviembre de 2010
Campo magnético Ley de Ampere y Biot-Savart
Objetivo
Esta práctica tiene un doble objetivo. Por una parte, se busca determinar del campo magnético terrestre en el laboratorio usando una brújula, un amperímetro, bobinas y una fuente de corriente. Por otra parte, se estudiará el campo magnético de bobinas, tanto a lo largo de su eje como en su plano, utilizando una técnica simple basada en unabrújula y usando una punta de prueba Hall, conectada a una PC.
Desarrollo del experimento
Usando una brújula, un amperímetro, una fuente de corriente y bobinas de geometría y número de vueltas conocidos, diseñe y arme un circuito de modo que pueda aplicar y medir una corriente variable (i < 2A) que pase por una bobina. Diseñe un
dispositivo experimental que le permita mantener la bobina con sueje horizontal en forma estable.
I Actividad 1
Campo magnético terrestre
Para esta parte del experimento supondremos conocido el campo magnético en el centro de la bobina de radio R, N número de vueltas y por la que circula la corriente i medida en Ampere (A). En este caso el campo B en el centro de la espira esta en la dirección de su eje y su valor es:
Física re-Creativa - S. Gil y E.Rodríguez
1
B = (µ0 / 2) i N / R µ0 = 4 π 10-7 Tesla .m/ A= 4 p.10-3 Gauss.m/A
[1]
El método consiste en primer lugar (con la bobina sin corriente) en determinar con la brújula la dirección del campo magnético terrestre. Alinee seguidamente la bobina de modo que su plano esté en la dirección del campo magnético en ese lugar. Luego haga pasar una corriente por las espiras y para cadavalor de i, determine la variación del ángulo Θ de orientación de la aguja de la brújula. Claramente, cuando Θ = 45º el campo de la bobina es igual al terrestre. Determine el valor de Bterrestre usando el método de cuadrados mínimos (regresión) aplicado a sus mediciones de Θ en función de i.
I Actividad 2
Campo magnético de una espira a lo largo de su eje:
En este caso use la mismageometría que en el punto anterior, coloque además una regla a lo largo del eje z de la espira y determine el ángulo Θ de la brújula a medida que la misma se aleja del centro de la espira. A partir de la medición de Θ, determine el valor del campo de la espira a lo largo de su eje Bz(z). Grafique sus resultados. ¿Qué tipo de dependencia encuentra para Bz como función de z?. (sugerencia, grafique Bz . znvs. z y Bz. (z2 +R2 )3/2 vs. zn , con n variable, y determine n de modo que la dependencia sea lineal). ¿Cómo explica sus resultados usando la ley de Biot y Savart? Grafique juntos sus resultados de Bz(z) vs. z con los calculados usando la teoría. ¿Qué concluye?.
Física re-Creativa - S. Gil y E. Rodríguez
2
I Actividad 3
Medición de campos magnéticos usando una punta Hall
Las puntasHall son dispositivos basados en el efecto Hall (rer Ref. [1] y [2]) que permiten medir con gran precisión y rapidez la componente del campo perpendicular a su plano de trabajo. Disponemos de una punta Hall conectada a la interface MPLI de Vernier. Encuentre el plano de trabajo de la punta. Idee un mecanismos (que no contenga materiales ferromagnéticos) que le permita desplazar la punta Hall desdeel centro de la espira hasta una distancia de 25 cm aproximadamente, de modo que en todo momento la orientación de la punta no cambie respecto de la bobina. Luego mida el valor de la señal Hall, VH, para distancias entre z = 0 y 25 cm. En el mismo gráfico, dibuje el valor de Bz y el cociente VH /Bz. A partir de este gráfico discuta la calibración de la punta Hall y su posibilidad de usarla comoindicadora del campo magnético. También explore qué ocurre cuando rota la punta 180º respecto de su eje, de modo el campo magnético entre por el extremo opuesto a la punta Hall. También explore lo que ocurre si acerca al dispositivo de medición un trozo de hierro. ¿Cómo explica cualitativamente sus resultados?
I Actividad 4
Campo magnético de una espira en su plano
En este caso, diseñe el...
Objetivo
Esta práctica tiene un doble objetivo. Por una parte, se busca determinar del campo magnético terrestre en el laboratorio usando una brújula, un amperímetro, bobinas y una fuente de corriente. Por otra parte, se estudiará el campo magnético de bobinas, tanto a lo largo de su eje como en su plano, utilizando una técnica simple basada en unabrújula y usando una punta de prueba Hall, conectada a una PC.
Desarrollo del experimento
Usando una brújula, un amperímetro, una fuente de corriente y bobinas de geometría y número de vueltas conocidos, diseñe y arme un circuito de modo que pueda aplicar y medir una corriente variable (i < 2A) que pase por una bobina. Diseñe un
dispositivo experimental que le permita mantener la bobina con sueje horizontal en forma estable.
I Actividad 1
Campo magnético terrestre
Para esta parte del experimento supondremos conocido el campo magnético en el centro de la bobina de radio R, N número de vueltas y por la que circula la corriente i medida en Ampere (A). En este caso el campo B en el centro de la espira esta en la dirección de su eje y su valor es:
Física re-Creativa - S. Gil y E.Rodríguez
1
B = (µ0 / 2) i N / R µ0 = 4 π 10-7 Tesla .m/ A= 4 p.10-3 Gauss.m/A
[1]
El método consiste en primer lugar (con la bobina sin corriente) en determinar con la brújula la dirección del campo magnético terrestre. Alinee seguidamente la bobina de modo que su plano esté en la dirección del campo magnético en ese lugar. Luego haga pasar una corriente por las espiras y para cadavalor de i, determine la variación del ángulo Θ de orientación de la aguja de la brújula. Claramente, cuando Θ = 45º el campo de la bobina es igual al terrestre. Determine el valor de Bterrestre usando el método de cuadrados mínimos (regresión) aplicado a sus mediciones de Θ en función de i.
I Actividad 2
Campo magnético de una espira a lo largo de su eje:
En este caso use la mismageometría que en el punto anterior, coloque además una regla a lo largo del eje z de la espira y determine el ángulo Θ de la brújula a medida que la misma se aleja del centro de la espira. A partir de la medición de Θ, determine el valor del campo de la espira a lo largo de su eje Bz(z). Grafique sus resultados. ¿Qué tipo de dependencia encuentra para Bz como función de z?. (sugerencia, grafique Bz . znvs. z y Bz. (z2 +R2 )3/2 vs. zn , con n variable, y determine n de modo que la dependencia sea lineal). ¿Cómo explica sus resultados usando la ley de Biot y Savart? Grafique juntos sus resultados de Bz(z) vs. z con los calculados usando la teoría. ¿Qué concluye?.
Física re-Creativa - S. Gil y E. Rodríguez
2
I Actividad 3
Medición de campos magnéticos usando una punta Hall
Las puntasHall son dispositivos basados en el efecto Hall (rer Ref. [1] y [2]) que permiten medir con gran precisión y rapidez la componente del campo perpendicular a su plano de trabajo. Disponemos de una punta Hall conectada a la interface MPLI de Vernier. Encuentre el plano de trabajo de la punta. Idee un mecanismos (que no contenga materiales ferromagnéticos) que le permita desplazar la punta Hall desdeel centro de la espira hasta una distancia de 25 cm aproximadamente, de modo que en todo momento la orientación de la punta no cambie respecto de la bobina. Luego mida el valor de la señal Hall, VH, para distancias entre z = 0 y 25 cm. En el mismo gráfico, dibuje el valor de Bz y el cociente VH /Bz. A partir de este gráfico discuta la calibración de la punta Hall y su posibilidad de usarla comoindicadora del campo magnético. También explore qué ocurre cuando rota la punta 180º respecto de su eje, de modo el campo magnético entre por el extremo opuesto a la punta Hall. También explore lo que ocurre si acerca al dispositivo de medición un trozo de hierro. ¿Cómo explica cualitativamente sus resultados?
I Actividad 4
Campo magnético de una espira en su plano
En este caso, diseñe el...
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