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Informe de laboratorio – Campo magnético producido por bobinas de helmholtz
1. Resumen Mediante esta experiencia es posible determinar el campo magnético en varios puntos del eje de la bobina de helmholtz para diferentes intensidades de corriente y también la variación del campo magnético dentro de las bobinas de helmholtz.
2. Objetivos Verificar la dependencia lineal entre el campo magnético y la corriente eléctrica. Determinar el campo magnético en varios puntos del eje de la bobina de helmholtz. Determinar la variación del campo magnético dentro de las bobinas de helmholtz. Determinar experimentalmente la permeabilidad del vacio µ 0.
3. Fundamento teorico
Campo magnético
El campo magnético es una región del espacio en la cual una car ga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad V, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como el campo. Así dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación:
F = qv x B………..(1) Donde F es la fuerza, v es la velocidad y b el c ampo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B. el modulo de la fuerza resultante será:
|F| = q|v||B|SenѲ……..(2)
=
1 ( ( +(+ )) ⁄
=
1
) …….(3) ( +(− )) ⁄
………………………………………(4) ( +( )) ⁄
4. Instrumentos y materiales
Una fuente de corriente continua regulable VEB DREHKONDENSTOREN 1120 Berlin GDR: 2-20V/4A Bobina de helmholtz: radio: 0.15m numero de vueltas: 240 Amperaje máximo: 6 Resistencia: 1.8Ω Teslamento digital de rango 0 – 2000 mT marca frederiksen, 12 VCC Banco óptico. Reóstato. Amperímetro. Sonda de Hall.
Fig: (1) instrumentos utilizados
5. Método y esquema experimental
Parte A: variación del campo magnético con la intensidad de corriente a distancias fijas sobre el eje.
Se monta el circuito de la figura 1, el reóstato, el amperímetro y la espira puestos en serie. Previamiente se anota todos los valores cor respondientes a la bobina: diámetro interno y externo, numero de vueltas, resistencia, ect. Situa la sonda Hall en una posición fija de las bobinas, por ejemplo a 10 cm sobre el eje central. Mida el campo magnético haciendo variar la intensidad de corriente de 0 a 3 A en intervalos aproximados de 0.5 A.
Hacer lo mismo para otras dos posiciones, y graficar B(T) vs I(A) para cada posición y obtenga la permeabilidad megnetica del vacio µ 0. Mida el campo magnético en el centro de las bobinas de helmholtz variando la intensidad de corriente de 0 a 3 A en intervalos de aproximadamente 0.5 amperios. Grafique
Parte B: variación del campo magnético con la distancia sobre el eje para intensidad de corriente fija.
Fije una intensidad de corriente de 0.5 A circulando por las bobinas. Situe la sonda Hall de modo que pueda deslizarse tal como se muestra en la fig (1). Coloque la sonda a la distancia mas próxima de las bobinas (centro ) y mida el campo, luego desplace la sonda a lo largo del eje principal y en cada posición equidistante mida el c ampo magnético, hasta que este llegue a su minimo valor.
Repetir lo anterior para intensidades aproximadas de 1.5, 2.0, 2.5 A.
Grafique B(mT) en función de x (cm).
6. Datos experimentales
Para una intensidad de corriente de 2.0 A
DISTANCIA X (cm) Centro de las 2 bobinas Centro de la bobina (0) 5 10 15 20 25 30 35
B(mT) 2.4 2.3 1.9 1.1 0.5 0.4 0.2 0.1 0.1
TABLA 1 : Datos obtenidos Para una intensidad de corriente de 2.5 A
DISTANCIA X (cm) Centro entre las dos bobinas Centro de una bobina (0) 5 10 15 20 25 30 TABLA (2): Datos obtenidos
B(mT) 3.1 3 2.3 1.3 0.9 0.4 0.3 0.2
Distancia entre bobinas (d) : 15.5 cm Radio de la bobina (r) : 26.5 N = 480
7. Analisis resultados y discusión
Determinación de la permeabilidad del vacio µ 0. Para una intensidad de corriente de 2.0 A
primero determinaremos µ 0 en el centro de la bobina para ello utilizaremos la ecuación (4).
=
(
3⁄ (2) )
Realizando los cálculos correspondientes se obtiene que :
µ0 = 0.7181
para una distancia x = 5 cm y B = 1.9 mT utilizando la ecuación (4).
Realizando cálculos se obtiene :
µ0 = 9.2199 x 10 -5
Determinación de la permeabilidad del vacio µ0. Para una intensidad de corriente de 2.5 A.
primero determinaremos µ 0 en el centro de la bobina para ello utilizaremos la ecuación (4).
Luego de realizar los cálculos correspondientes se obtuvo el siguiente resultado :
µ0 = 0,0749.
Realizar los mismos cálculos para los demás datos de las tablas (1) y (2).
Grafica B (mT) vs X (cm) 2.5
2 o c i t e 1.5 n g a m o p 1 m a c
0.5
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
distancia a lo largo del eje x con respecto a la bobina de helmholtz
8. Conclusiones
Se logro verificar la dependencia lineal entre el campo magnético y la corriente eléctrica y también determinar la variación del campo magnético de las bobinas de helmholtz y por ultimo se determino experimentalmente la permeabilidad del vacio.
Según la grafica podemos interpretar que cuando mas nos alejamos de la bobina de helmholtz el campo magnético va disminuyendo, también podemos darnos cuenta q la intensidad de corriente no genera grandes cambios en el campo magnético cuando esta es variada.
