Magnetismo

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
INFORME No 4. , CAMPOS MAGNETICOS.
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Resumen:

Utilizando las propiedades magnéticas de una brújula, y los conceptos de ley de ampere, se realizaron mediciones del ángulo producido por la brújula al colocarla adiferentes distancias de un conductor recto y largo por el cual circulaba una corriente, obteniendo una relación que permitió calcular la magnitud del campo magnético generado en el conductor, así como también, se utilizó la ley de ampere para calcular dicha magnitud y establecer una comparación entre los valores obtenidos. Completando un estudio tanto de la magnitud como de la dirección del vectorcampo magnético del conductor bajo diferentes corrientes.

Introducción:
Cuando se tiene una partícula cargada en movimiento además de tener un campo eléctrico, se genera un campo magnético en todas las direcciones excepto en las direcciones paralelas a su vector velocidad, siendo el campo magnético una cantidad vectorial al igual que el campo eléctrico. Por lo tanto una corriente eléctricatambién producirá un campo magnético. Sin embargo, los campos magnéticos también pueden ser generados por las sustancias que sean parte de un imán, o que sean capaces de magnetizarse.
Es posible determinar la dirección del vector de campo magnético y su magnitud si se acerca una brújula al conductor por el cual está circulando la corriente, la orientación que esta muestre será equivalente a ladirección del campo, y mediante una relación trigonométrica se puede conocer su norma.
BT
Ba
BR
β

Fig. 1. Diagrama de las direcciones de los vectores del campo magnético terrestre y del conductor. Realizado por los autores.

Según la figura 1, al conocer el ángulo entre el campo magnético de la tierra (BT) y el campo magnetico del conductor en cuestión (Ba), y la magnitud de BT se puedeestablecer la relación trigonométrica siguiente:

BaBT= tanβ 1

Donde BT = 0.000346 T.
Sin embargo, la magnitud de un campo magnético también se puede hallar mediante la ley de Ampere, que establece:

B∙ds= μ0I (2)

El campo magnético de cualquier superficie cerrada es igual a la constante de permeabilidad por la corriente. El valor de esta integral varía según la geometría quese considere al momento de analizar el conductor y solo se puede aplicar para configuraciones de alta simetría. Para un cable recto de longitud infinita a una distancia r del mismo se tiene que:

B = μ0I2πr (3) .

Arreglo Experimental:

1. Armar un montaje con un conductor recto y largo, conectado a una fuente con un voltaje fijo.
2. Fijar hojas milimetradas en el plano perpendicularal conductor para tomarlas como sistema de referencia.
3. Establecer la dirección del campo magnético terrestre con la brújula sin corriente circulando por el conductor. Esta dirección será simplemente la dirección norte de la brújula.
4. Hacer circular corriente por el conductor y medir el ángulo que se forma en la brújula a diferentes distancias del conductor.
5. Variar la magnitudde la corriente y repetir el paso anterior.

Resultados y análisis:

Grafica 1. Tan β vs. Distancia en cm.

Grafica 2. Bt Tan β (T) vs. Distancia en cm, equivalente al Ba vs distancia.

Grafica 3. Ba (T) vs. Distancia en metros, calculado con la ecuación (3).
Como se puede observar de las gráficas obtenidas, el comportamiento del campo magnético presenta un comportamiento del tipo 1/r, esdecir, la intensidad del campo magnético decrece con la distancia, lo cual concuerda con la ley de ampere al igual que la ley de Biot-Savart.
Como es posible apreciar, al comparar los resultados obtenidos con el método experimental de esta práctica y los obtenidos por la ley de ampere, los resultados difieren (como es de esperarse) en gran medida, pues se debe considerar que la brújula...