Estudio del campo magnético en el exterior de varios conductores.

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS

Práctica nº 20:

CAMPO MAGNÉTICO CREADO
POR CONDUCTORES

1. Resumen.
Esta práctica, de la asignatura de Laboratorio de Física I, corresponde al
estudio del campo magnético en el exterior de varios conductores. Mediante un
teslámetro y controlando la corriente y el voltaje en todo momento podremos sn las
diferencias entrelos distintos montajes de conductores y las variaciones en el campo
magnético debidas a cambios en la distancia y la intensidad.

2. Introducción y objetivos.


La determinación de la manera más precisa posible del valor del campo magnético
creado por distintos conductores por los que circula corriente eléctrica.

3. Fundamento teórico.
Para producir un campo magnético se requiere quehaya movimiento de cargas
eléctricas. Si la carga puntual q tiene una velocidad , entonces a una distancia de la
carga aparece un campo magnético

cuyo valor viene dado por la expresión:

Donde μ0 es la constante magnética (también llamada permeabilidad magnética del
vacío), que consideraremos que tiene como valor:
(V·s/A·m).
es el
producto escalar de
y por tanto perpendicular a ambos,y de magnitud
proporcional a sen φ, con φ=
. En nuestro caso tenemos un conjunto de cargas
que se mueven todas con una cierta velocidad a lo largo de un conductor.
En este caso se podría sustituir la q , ya que desconocemos la velocidad, por I . Si
integramos esta nueva expresión obtenemos la ley de Biot-Savart:

4. Material.
 Guía, soporte y pinza para sonda.
 Sonda magnética.
Fuente de alimentación de 0 a 15 V de corriente alterna.
 Transformador de alta intensidad (1:100) amperios.
 Amperímetro.
 Teslámetro.
 Conjunto de dos conductores (uno con espira circular y otro rectangular).

5. Espira circular:
a) FUNDAMENTO TEÓRICO:
A partir de una espira como la de la figura 1 por la que circula corriente, vamos a
estudiar el campo magnético a lo largo del eje x quepasa por su centro y es
perpendicular a ella. Aplicando la fórmula b) (Ley de Biot-Savart) obtenemos que:

Donde a es el radio de la espira y x la distancia al centro de la misma.

I

Figura 1

a
x

b) MÉTODO EXPERIMENTAL:
En primer lugar se estudiarán las variaciones en el campo magnético sin cambiar la
posición de la sonda Hall y la espira y variando solo la intensidad decorriente. Para
este fin colocamos la sonda con su extremo en el centro de la espira circular
(sabremos que es el centro cuando, midiendo el campo al mover un poco a los lados
la sonda midamos el valor de campo más alto). A continuación, vamos variando la
intensidad y anotando la medida del valor del campo magnético que obtiene la sonda.
Este proceso debe realizarse entre 10 y 100 amperios enintervalos de 10.
A continuación, con este mismo conductor, tomaremos medidas con una intensidad fija
y variando esta vez la distancia de la sonda al centro de la espira. Para ello se toma
una intensidad fija en torno a 50 A (yo tomé 50 A exactos). Una vez comprobado que
la sonda está en el centro de la espira, esta se desplaza a lo largo del eje
perpendicular a la misma que pasa por su centro. Eneste apartado habremos de
tomar medidas entre 5 cm a un lado de la espira y 5 cm al otro en intervalos de 1 cm
(en total son 11 medidas). Para ello nos serviremos de la regleta-carril instalada en la
mesa de trabajo, cuidando mucho de que la sonda no se desplace del eje de la espira.
Las medidas obtenidas corresponden a la columna de Bexp (B experimental) de la tabla
de datos 2, que luegocompararemos con los resultados calculados por la teoría.

c) RESULTADOS:

En la tabla de datos 1, como ya se mencionó anteriormente, están los datos de las
intensidades junto con el campo magnético medido en cada una de ellas. En la tabla
de datos 2 aparecen todos los datos utilizados para calcular tanto la pendiente y la
ordenada en el origen como sus incertidumbres del ajuste lineal de...