Valencia A. - 1525428, Lora N.- 1525631, Montaño S. - 1622505. Balanza de corriente.
BALANZA DE CORRIENTE Alejandra Valencia, Natalia Lora, Stiven Montaño Departamento de Física, Universidad del Valle, Campus Meléndez 08 de noviembre de 2016
Resumen: Se determinó experimentalmente la magnitud de la fuerza magnética sobre un alambre conductor rectilíneo de diversas longitudes, se obtuvo un valor teórico para el campo magnético B TEO, asimismo, valores experimentales para el campo magnético B EXP, a partir de la magnitud de la fuerza magnética hallada previamente; en alambres de 12,5 mm, 25mm, 50 mm y 100 mm. Palabras Clave: campo magnético, alambre conductor, fuerza magnética, corriente INTRODUCIÓN Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas; por otra parte, al igual que sucede con cargas aisladas, un conductor por el que pasa una corriente también experimenta una fuerza producida por un campo magnético. Esto sucede, debido a que la corriente es una colección de muchas partículas cargadas en movimiento, por lo que la fuerza resultante, es la suma de las fuerzas ejercidas sobre estas partículas.
brazo y las placas impresas con el segmento horizontal que representa el conductor rectilíneo. Debido a que el montaje experimental (figura 1) no puede presentar ningún error, este montaje es realizado por la persona encargada del laboratorio, por lo cual, se omite la descripción de todos los pasos de calibración.
Para el debido desarrollo experimental se usaron para el análisis de los datos las siguientes fórmulas:
= ∙ ∙
(1)
Donde es la corriente, la logitud del alambre y el campo magnético.
= 0 = − 0 = ∙ ( − 0 ) = ∙ ∆
(2)
Por último, para hallar el campo magnético se usaron:
ó =
∙∙ +
ó = 2 ∙
∙∙ +
(3)
(4)
Esta última se usa para comprobar que el margen de error es menor en comparación con aquella del ítem 3 El objetivo del presente laboratorio es medir la fuerza magnética sobre un alambre conductor; además de estudiar la dependencia de la fuerza magnética, con la longitud del alambre. Para hallar dicha fuerza se utilizará una balanza.
PROCEDIMIENTO Para el desarrollo de la práctica se emplean dos fuentes de poder, dos multímetros, una resistencia variable o reóstato, bobinas Hel mholtz, una barra bar ra distribuidora, una balanza de
Figura 1 . Montaje experimental, ilustrando las conexiones requeridas para su buen uso.
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Figura 2. Montaje experimental de la espira conductora, la cual es sujetada por la balanza de brazo con su área transversal perpendicular a la dirección del campo magnético. Teniendo la placa conductora sujeta a la balanza en el punto de equilibrio y con los cables de conexión puestos y conectados a la barra distribuidora (base de conexión), se determina el valor de la masa (m0) sin flujo de corriente sobre el conductor. Posteriormente, se lleva la fuente de la bobina a una corriente I B de aproximadamente tres amperios (2 A).
Tabla 2. Masa resultante para los cuatro alambres empleados.
Se varía la corriente de la espira, en incrementos de 0,5 A hasta 5,0 A, registrando en cada medida el valor de la masa aparente (m), para obtener la diferencia Δm. Se realiza el mismo proceso para cuatro longitudes de alambre conductor (espiras conductoras o placas).
RESULTADOS Las mediciones obtenidas en la práctica para los valores de la llamada masa aparente (Me), la cual varía según varía la corriente que circula por el conductor, la masa resultante (ΔM) y la fuerza magnética (Fms = W = g* ΔM), son :
Tabla 1. Masa aparente para los cuatro alambres empleados.
Tabla 3. Fuerza magnética para los cuatro alambres empleados.
Figura 3. Fuerza magnética o peso equivalente, en función de la corriente variable Is. Esta relación lineal se hace para hallar experimentalmente el campo magnético.
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campo magnético; siendo esta la forma más natural de calcularlo, de manera experimental. Una vez se tienen los valores experimentales para cada espira, se procede a calcular los valores teóricos 1 y 2, para así hallar los porcentajes de error. En la Tabla 6 se pueden apreciar ambos porcentajes de error, siendo evidente que el porcentaje de error resultante cuando se emplea el campo teórico 2, es muchísimo menor al que aparece cuando se emplea el campo teórico 1; comprobando así los que se esperaba desde el principio del laboratorio. Este gran porcentaje de error no se les atribuye solo a los elementos empleados y al error humano, sino que también a la fórmula utilizada para el cálculo del campo teórico. Figura 4. Ecuaciones empleadas para cálculos posteriores.
Por último, se puede decir que a pesar de que el error más bajo conseguido corresponde al 13,356%, los resultados de esta práctica pueden considerarse como confiables; si se tiene en cuenta la naturaleza de los fenómenos analizados.
CONCLUSIONES Tabla 4. Valores experimentales de la pendiente de la relación lineal, y del campo magnético que se calcula empleando el valor de la pendiente hallada, cada u no con su respectiva incertidumbre.
Tabla 5. Valores de los dos campos teóricos, con sus respectivas incertidumbres.
Se determinó experimentalmente la magnitud de la fuerza magnética sobre un alambre conductor rectilíneo de diversas longitudes, observando que la fuerza magnética es directamente proporcional a la longitud del alambre y corriente que circula por él, es decir, que a medida que se aumenta la longitud del alambre; aumentan tanto la corr iente que circula por él, como la respectiva fuerza magnética. Dicha fuerza magnética sobre el conductor de longitud l, depende esencialmente del flujo de corriente que lo esté atravesando y de que éste no sea paralelo a la dirección del campo magnético.
REFERENCIAS Tabla 6 . Comparación entre los valores experimentales y teórica 1 y 2 del campo magnético. (El criterio de comparación empleado, consiste en el cálculo de los porcentajes de error)
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Se aprecia una proporcionalidad evidente entre la fuerza magnética y la corriente, la longitud y el campo magnético; pues cuando alguno de estos 3 últimos aumenta o disminuye, irremediablemente la fuerza magnética tendrá el mismo comportamiento. Para esta práctica, se abordó esta proporcionalidad vista desde el campo magnético, es por esto que, al graficar la fuerza vs la corriente, la pendiente resultante depende del
Universidad del Valle, Facultad de Ciencias, “GUÍA Departamento de Física. (2015). LABORATORIO FÍSICA 2 – Balanza de corriente”. Cali, Colombia. P2-3
