Informe 4

CAMPO MAGNÉTICO NO VARIABLE


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Resultados

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Discusión y análisis

En la presente experiencia se estudia el campo magnético dentro de un solenoide utilizando la Ley de Ampere que plantea:

B=μ0nI Ecuación teórica (*)

Donde
B: Campo magnético
μ0: Permeabilidad magnética del vacíon: Densidad lineal de espiras
I: Corriente

A continuación se presentan las etapas de la experimentación con su respectivo análisis:

1. Campo Magnético no Variable en Función de la Corriente

Tal como muestra la tabla 1 (apéndice 1), con ayuda de un amperímetro y un voltímetro, se tomaron datos de corriente I aplicada al solenoide (A) y voltaje del campo eléctrico B producido (V) conuna densidad lineal de espiras constante igual a 460,65 [1/m]. Para este último se utiliza la conversión a Tesla presentada en el apéndice 2.
Al graficar los datos (gráfico 1), se observa una tendencia lineal, que sugiere que a medida que aumenta la corriente aplicada, el campo eléctrico producido aumenta en la misma proporción. Esto se puede comprobar dividiendo la diferencia de campo eléctricopor la diferencia de corriente. Al efectuar esta división, se observa que a medida que la corriente aumenta 1 [A], el campo eléctrico aumenta 0,00057 [T] para todos los valores de la tabla.
Posteriormente, se analiza la ecuación arrojada por el gráfico 1:

B=0,0006I-1∙10-5 Ecuación (1)
R2=1

Como se aprecia, el coeficiente de correlación de gráfico es 1, lo que sugiere una correctarelación entre las variables, lo que se traduce en que la hipótesis de tendencia lineal entre la corriente y el campo magnético se cumple a cabalidad.
Al comparar la ecuación (1) con la ecuación teórica (*), se puede apreciar que la pendiente del gráfico corresponde a la multiplicación entre la densidad lineal de espiras y la permeabilidad magnética en el vacío. Luego, conociendo se puede despejarμ0 experimental, el cual resulta ser 1,3025·10-6 [T·m/A]. Al comparar este dato con el teórico que es 1,2566·10-6 [T·m/A], se obtiene un error de 3,52%. Este error se puede explicar por la incertidumbre de los instrumentos utilizados para medir los datos en esta etapa, los cuales fueron un amperímetro y un voltímetro con incertidumbres de ± 0,071 y ± 0,006 respectivamente. Estas incertidumbrescorresponden al 2,70% y 4,01%, y tal como se puede observar, el valor del error porcentual calculado a la densidad lineal esta dentro de este rango.
Luego, el valor inicial del campo eléctrico cuando la corriente es cero corresponde a 1·10-5[T], valor que debiese ser nulo, ya que el sensor de campo magnético utilizado se calibra de modo que al no existir corriente desde la fuente, el campo magnéticoes cero. Así, el error porcentual entre estos datos es 0,001%, valor aceptable dentro del rango ya que nuevamente se encuentra dentro del rango de la incertidumbre para el voltímetro, lo cual se traduce en una correcta utilización del sensor de campo, ya que se calibro de manera eficaz.

2. Campo Magnético No Variable en Función del Número de Espiras

Para este caso, se toman datos de campoeléctrico B y densidad lineal de espiras n del solenoide, manteniendo la corriente constante con un valor de I=5,05 [A] como se aprecia en la tabla 2 (apéndice 1).
Al graficar los datos y aplicar una tendencia lineal entre ellos, se observa que a medida que aumenta la densidad lineal, aumenta proporcionalmente el campo eléctrico en el solenoide al igual que en la parte anterior.
El gráfico 2construido arroja la siguiente ecuación:

B=5∙10-6n+0,0002 Ecuación (2)
R2=0,9793

Se observa que el coeficiente de correlación es 0,9793 y el error porcentual de este valor corresponde a 0,0207%, lo que sugiere una cercanía a la tendencia lineal planteada entre las variables, ya que el error obtenido esta dentro de un rango aceptable. Si bien esta cercanía no es total como en la parte...