Informe De Física: Mediciones Magnéticas

Práctica 4: Medida de campos magnetostáticos y efecto de un campo magnético sobre un cable conductor


Objetivos • • • • Determinar el campo magnetostático en el eje de una bobina Determinar el campo magnetostático en el eje de un solenoide y determinar la permeabilidad magnética del vacío. Determinar la componente tangencial del campo magnético terrestre Determinar las fuerzas ejercidas porcampos magnéticos sobre conductores por lo cuales circula corriente eléctrica estacionaria y comprobar la ley de Laplace.

Medición del campo magnetostático en el eje de una bobina
1) Introducción teórica
Como ya sabemos, al hacer circular una intensidad de corriente I por un conductor, generaremos un campo magnético. Este campo magnético se puede determinar mediante la ley de Biot-Savart, quepara una espira de radio r0 , a lo largo del eje z tendrá la expresión:

⃗ B=

μ 0⋅I⋅r 0 ² 2⋅√( z² +r 0 ²) ³
2

̂ ⋅z

Podemos considerar cada vuelta de la bobina como una espira, por lo que multiplicando la expresión anterior por el número de espiras (vueltas), podremos comparar el valor del campo magnético teórico con el obtenido experimentalmente.

2) Procedimiento prácticoConectamos la bobina al generador de corriente y fijamos la intensidad de corriente en 1 amperio. Después, medimos aproximadamente el centro de la bobina y tomamos ese punto como z=0 y medimos en campo en la zona que está 10 cm a la izquierda y otros 10 a la derecha; es decir, medimos el campo desde z= -10 cm hasta z=10 cm. Repetimos la medida haciendo circular una corriente de 2 amperios.

3) Tablas dedatos y gráficas
La bobina tiene N= 100 vueltas y el radio de cada espira es R0= 5 cm. ➢ Valores experimentales Intensidad: 1.001 ± 0.001 A z (cm) B (G) ± 0.1 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

12.2 13.1 14.5 17.0 19.6 21.9 19.6 16.1 14.7 13.0 12.3

Intensidad: 2.001± 0.001 A z (cm) B (G) ± 0.1 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

13.3 15.0 17.1 22.0 28.0 32.6 29.6 21.9 17.5 15.2 13.5

➢ Valoresteóricos Intensidad: 1.001 ± 0.001 A z (cm) B (G) ± 0.1 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

1.12 1.87 3.30 5.98 10.1 12.6 10.1 5.98 3.30 1.87 1.12

Intensidad: 2.001± 0.001 A z (cm) B (G) ± 0.1 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

2.25 3.74 6.60 12.0 20.1 25.1 20.1 12.0 6.60 3.74 2.25

Campo magnético creado para I=1 A
22

17

12
B (G)

Experimental Teórico

7

2 -10 -8 -6 -4 -2 -3
z (cm)0

2

4

6

8

10

Campo magnético creado para I=2 A
33 28 23 18
B (G)

Experimental Teórico

13 8 3 -10 -8 -6 -4 -2 -2 0
z (cm)

2

4

6

8

10

Relación entre campos teóricos
26 21 16
B (G)

11 6 1 -10 -8 -6 -4 -2 0
z (cm)

1 Amperio 2 Amperios

2

4

6

8

10

Relación entre campos experimentales
32

27 1 Amperio 2 Amperios

B (G)

2217

12 -10 -8 -6 -4 -2 0
z (cm)

2

4

6

8

10

4) Conclusiones Aunque con tan sólo observar las tablas se ve una gran diferencia entre el valor experimental y obtenido, al observar las tablas que, a pesar de los módulos del as magnitudes, las relaciones son las esperadas, los datos son coherentes con los experimentales si nos fijamos en su evolución y no en su valor y la relaciónentre los campos experimentales y teóricos es prácticamente idéntica, así que es muy posible que el aparato que medía los campos magnéticos estuviera averiado o descalibrado.

Medición del campo magnetostático en el eje de una bobina
1) Introducción teórica
Podemos considerar el solenoide como N espiras consecutivas, cada una de radio R0 y todas ella colocadas de forma coaxial a lo largo deuna distancia L; de esta manera tenemos la expresión:

B Z (z )=

μ0 I N { + } 2 1 2 1 2L L L 2 2 2 2 {( − z) + R0 } {( + z ) + R0 } 2 2

L −z 2

L +z 2

Esta expresión se puede simplificar, siempre y cuando el solenoide sea lo suficientemente largo y el punto a estudiar no esté próximo a los extremos a:

B Z (z )=

μ0 I N L

2) Procedimiento práctico
Conectamos el solenoide al...