Medicion De Campos Por El Efecto Hall.
Páginas: 12 (2963 palabras)
Publicado: 23 de abril de 2012
MEDICION DE CAMPOS MAGNETICOS POR EL EFECTO HALL
1. OBJETIVO.-
Presentamos algunos proyectos experimentales que pueden realizarse usando un sensor de efecto Hall. Describimos los detalles constructivos del dispositivo experimental, su prueba y calibración. Con el sensor analizamos la dependencia espacial del campo magnético de espiras y comparamos los resultados con los que se calculancon la ley de Biot-Savart. También usamos el sensor para obtener experimentalmente una medida de la integral de línea del campo magnético a lo largo de un camino cerrado, y comparamos los valores medidos con la formulación de la ley de Ampere. Este estudio puede hacerse tanto para campos producidos por corrientes de conducción (caso de bobinas) como de corrientes de magnetización (caso de un imánpermanente). Los experimentos con un imán permanente requieren del modelado del imán y ayudan a comprender el concepto de corriente de magnetización. Todos estos experimentos pueden ser realizados con elementos disponibles en un laboratorio de enseñanza y a un costo mínimo.
2. MARCO TEORICO.-
El efecto Hall fue descubierto por Edwin H. Hall en 1879 mientras cursaba el último año en launiversidad. [1] Este efecto consiste en la aparición de un campo eléctrico transversal al sentido de la corriente que circula por una muestra conductora cuando ésta se encuentra en un campo magnético. Los experimentos de Hall mostraron que los portadores de cargas eran partículas cargadas negativamente, hecho de gran relevancia en su época ya que los electrones no serían descubiertos hasta más dediez años después. Un experimento Hall sirve hoy en día para determinar el signo de los portadores de cargas de los distintos materiales.
Un sensor de efecto Hall se vale del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes. Si por un sensor Hall circula corriente y se lo coloca en un campo magnético, aparece un voltaje proporcional al producto entre la corriente y la intensidad dela componente normal del campo magnético respecto del sensor. Si se conoce el valor de la corriente, se puede calcular la intensidad del campo magnético. A la vez, si se crea un campo magnético por medio de una corriente que circula por una bobina o un conductor, se puede practicar el experimento inverso de la determinación de la corriente mediante la medición del campo magnético con el sensor.Este trabajo tiene como objetivo mostrar algunos experimentos que pueden llevarse a cabo en un laboratorio de enseñanza universitario en el marco de un curso de electromagnetismo. En particular, mostramos posibilidad desde trabajo en torno al estudio de las leyes de Biot-Savart y Ampere aplicadas a bobinas y a un imán permanente.
Asimismo, analizamos el rol de las corrientes de magnetización paradefinir el campo magnético de una muestra magnetizada.
El sensor de efecto hall
Para construir un magnetómetro puede usarse un sensor de efecto Hall comercial. En nuestro caso usamos el sensor UGN3503U, de respuesta de voltaje lineal para campos magnéticos B < 900 G [2]. El sensor utilizado tiene un costo no mayor que $2 US, lo que evita el primer obstáculo a la hora de planear estosexperimentos, cual es el costo del dispositivo específico necesario.
De acuerdo con información que provee el fabricante, un sensor de este tipo tiene una sensibilidad de 1.30 mV/G cuando se lo alimenta con una tensión continua de VCC = 5 V y opera a la temperatura de 25 ºC. El sensor posee una cara rotulada especialmente, que es la superficie que debe ubicarse perpendicularmente a la dirección delcampo magnético que quiere medirse. Un dato a tener en cuenta es que cuando el campo magnético es nulo no lo es el voltaje de salida. El valor nominal del voltaje a campo nulo es la mitad de VCC.
El armado del dispositivo de medición es sencillo. En primer lugar es necesario montar al sensor firmemente a una varilla no magnética (de madera, en nuestro caso) para poder manipularlo fácilmente...
1. OBJETIVO.-
Presentamos algunos proyectos experimentales que pueden realizarse usando un sensor de efecto Hall. Describimos los detalles constructivos del dispositivo experimental, su prueba y calibración. Con el sensor analizamos la dependencia espacial del campo magnético de espiras y comparamos los resultados con los que se calculancon la ley de Biot-Savart. También usamos el sensor para obtener experimentalmente una medida de la integral de línea del campo magnético a lo largo de un camino cerrado, y comparamos los valores medidos con la formulación de la ley de Ampere. Este estudio puede hacerse tanto para campos producidos por corrientes de conducción (caso de bobinas) como de corrientes de magnetización (caso de un imánpermanente). Los experimentos con un imán permanente requieren del modelado del imán y ayudan a comprender el concepto de corriente de magnetización. Todos estos experimentos pueden ser realizados con elementos disponibles en un laboratorio de enseñanza y a un costo mínimo.
2. MARCO TEORICO.-
El efecto Hall fue descubierto por Edwin H. Hall en 1879 mientras cursaba el último año en launiversidad. [1] Este efecto consiste en la aparición de un campo eléctrico transversal al sentido de la corriente que circula por una muestra conductora cuando ésta se encuentra en un campo magnético. Los experimentos de Hall mostraron que los portadores de cargas eran partículas cargadas negativamente, hecho de gran relevancia en su época ya que los electrones no serían descubiertos hasta más dediez años después. Un experimento Hall sirve hoy en día para determinar el signo de los portadores de cargas de los distintos materiales.
Un sensor de efecto Hall se vale del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes. Si por un sensor Hall circula corriente y se lo coloca en un campo magnético, aparece un voltaje proporcional al producto entre la corriente y la intensidad dela componente normal del campo magnético respecto del sensor. Si se conoce el valor de la corriente, se puede calcular la intensidad del campo magnético. A la vez, si se crea un campo magnético por medio de una corriente que circula por una bobina o un conductor, se puede practicar el experimento inverso de la determinación de la corriente mediante la medición del campo magnético con el sensor.Este trabajo tiene como objetivo mostrar algunos experimentos que pueden llevarse a cabo en un laboratorio de enseñanza universitario en el marco de un curso de electromagnetismo. En particular, mostramos posibilidad desde trabajo en torno al estudio de las leyes de Biot-Savart y Ampere aplicadas a bobinas y a un imán permanente.
Asimismo, analizamos el rol de las corrientes de magnetización paradefinir el campo magnético de una muestra magnetizada.
El sensor de efecto hall
Para construir un magnetómetro puede usarse un sensor de efecto Hall comercial. En nuestro caso usamos el sensor UGN3503U, de respuesta de voltaje lineal para campos magnéticos B < 900 G [2]. El sensor utilizado tiene un costo no mayor que $2 US, lo que evita el primer obstáculo a la hora de planear estosexperimentos, cual es el costo del dispositivo específico necesario.
De acuerdo con información que provee el fabricante, un sensor de este tipo tiene una sensibilidad de 1.30 mV/G cuando se lo alimenta con una tensión continua de VCC = 5 V y opera a la temperatura de 25 ºC. El sensor posee una cara rotulada especialmente, que es la superficie que debe ubicarse perpendicularmente a la dirección delcampo magnético que quiere medirse. Un dato a tener en cuenta es que cuando el campo magnético es nulo no lo es el voltaje de salida. El valor nominal del voltaje a campo nulo es la mitad de VCC.
El armado del dispositivo de medición es sencillo. En primer lugar es necesario montar al sensor firmemente a una varilla no magnética (de madera, en nuestro caso) para poder manipularlo fácilmente...
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