FISICA II
INFORME DE LABORATORIO VII
GRUPO 010
LEY DE BIOT SAVART E INDUCCIÒN MAGNÈTICA
PRESENTADO POR:
HECTOR CAMILO PEREZ CONTRERAS
ADRIANA CAROLINA CORONADO
JUAN FELIPE OSPINA
WILSON ALEJANDRO LONDOÑO
DIRIGIDO A :
JUAN MANUEL JARAMILLO OCAMPO
MEDELLIN
22/09/2016
UNIVERSIDAD EAFIT
Objetivos
Medir la Intensidad del campo magnético en diferentes solenoides e
investigar su dependencia con el radio y el número de vueltas.
Evidenciar experimentalmente la inducción magnética.
Teoría
Solenoides
Considere un anillo delgado. El campo producido por dicho anillo viene dado
por la ecuación (1).
(1) sobre el eje de una espira circular
(2) sobre el eje de N espiras circulares
donde corresponde al radio de la espira, es la corriente que
pasa por ella, es la distancia a la cual se está midiendo el campo
producido por la espira circular y es la permeabilidad del espacio
libre.
Campo producido por un solenoide en un punto de su eje
El campo producido por el solenoide en un punto P situado en el eje del
solenoide sumando el campo producido por las espiras es:
En la figura, tenemos un corte longitudinal de un solenoide de longitud
, formado por espiras iguales de radio .
El campo magnético producido por una espira de radio en un punto P de
su eje distante de la ecuación (1) es:
Todas las espiras del solenoide producen en P un campo que tiene la misma
dirección y sentido, pero distinta magnitud, dependiendo de su distancia
al punto P.
El número de espiras que hay en el intervalo comprendido entre y
+ es .
Estas espiras producen en P un campo que es el producto del campo producido
por una espira por el número de espiras
Para integrar, tenemos que hacer el cambio de variable , y teniendo en
cuenta que , simplificamos mucho la integral.
" "Si el solenoide es muy largo "
" "comparado con su radio y si "
" "el punto P está situado en el "
" "centro, tendremos que , y "
" ". El campo vale "
" "entonces "
" " "
" " "
Representamos ahora, el campo en unidades del campo en el centro del
solenoide, en función de la posición del punto P, situando el origen
de coordenadas en el centro del solenoide, tal como se muestra en la figura
(3)
(4) para el centro del solenoide
La ecuación (3) indica el campo en el eje del solenoide a una distancia
de su centro. Es válida para todos los puntos del interior y del
exterior del solenoide. La dirección del campo se determina siguiendo la
regla de la mano derecha.
La figura presenta la magnitud del campo magnético en puntos a lo largo del
eje de un solenoide de longitud , equivalente a cuatro veces su radio
. La magnitud del campo en cada extremo es aproximadamente la mitad de
su valor en el centro.
Equipo
Solenoides de cobre de 300 vueltas, L= 160 mm; 200 vueltas, L=
165mm; 150 vueltas, L= 165mm; 100 vueltas, L= 40 mm; 75 vueltas, L=
25 mm.
Teslametro digital Phywe, 110 VDC
Sensor de efecto Hall Axial.
Fuente de potencia DC Variable
1 Amperímetro digital (corrientes de o ).
1 Nuez doble, 1 Regla de Madera, 1 Mesa para posicionar los
solenoides, 1 varilla 15cm
1 Flexometro.
Cinta de enmascarar.
1 Pie conico
4 conectores
PROCEDIMIENTO E INFORME
Solenoides
Antes de hacer su montaje, observe los valores que soportan los solenoides
con el fin de no ir a quemarlos. Hecho esto, realice el montaje que se
indica en la Figura 1.
" "
Figura 1. Montaje experimental para medir la intensidad del campo magnético
en el interior de un solenoide.
1. Campo magnético en el interior de un solenoide.
Tome un solenoide e identifique:
Radio del solenoide =___0.013m___ Longitud del solenoide
=___0.16m___
Número de vueltas del solenoide =___150___
Con ayuda de la fuente de alimentación y el amperímetro seleccione una
corriente . Coloque el sensor de efecto hall al comienzo del solenoide
identificando la posición con la regla.
Mida la intensidad del campo magnético con ayuda del telémetro para las
siguientes posiciones.
0.4 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.1 -
0.00058
7114 0.00108
0409 0.00115 0.00116 0.0011628 0.0011598 0.0011458 0.00108 0.00059 Calcule con ayuda del ecuación (3).
Grafique la intensidad del campo magnético (teórico y experimental) medido en el centro del solenoide versus .
De la gráfica anterior ¿en qué posición del solenoide es más intenso el campo magnético?
El campo magnético en el solenoide es mas intenso en el centro, observado en la grafica anterior.
¿Cómo es la magnitud del campo magnético en el eje del solenoide comparado con los extremos del solenoide?
La magnitud del campo magnético en el eje del solenoide es mayor, que la magnitud del campo magnético en los extremos .
Variación del campo magnético con la corriente
Coloque el extremo del sensor de hall en el centro del solenoide.
Para encuentre:
0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.001 0.0011 0.0013 0.0014 0.0015 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.000230762 0.000346144 0.00046 0.000577 0.0006923 0.0008077 0.000923 0.001038 0.00115 Calcule con ayuda del ecuación (4).
Grafique la intensidad del campo magnético (teórico y experimental) medido en el centro del solenoide (para ) versus . (use mínimos cuadrados o regresión lineal).
¿Qué tipo de relación se obtiene?
De la grafica se obtiene una relación lineal, donde crecen de manera proporcional ambas variables ( campo magnético y corriente).
¿Qué significado físico nos da la pendiente?
La pendiente nos da el cambio del campo agentico con respecto a la ley de Ampere.
(ley de Ampere).
Calcule el porcentaje de error en la pendiente para la gráfica construida.
% error = 0%
¿Qué sucede si se cambia la polaridad de la fuente de alimentación?
Al cambiar la polaridad sucedería, un cambio en la dirección en el cual fluye la corriente del sistema, donde produciría un cambio en el campo magnético en dirección, pero la magnitud no seria afectada de ninguna manera.
Agregue en su informe comentarios, sugerencias, causas de error y conclusiones.
CAUSAS DEL ERROR
Al momento de medir la longitud con la regla y luego colocarla en el solenoide la medición no era muy precisa.
Una de las causas de error encontradas en la medición del campo magnético, es que la medida del mil tesla va a tender a oscilar entre dos unidades.
Errores de fabricas en los instrumentos utilizados ( solenoides).
otra causa de error fue que el instrumento de medida del campo magnético variaba mucho, lo cual los datos no fueron los exactos.
A la hora de llevar a cabo la práctica se tuvo dificultad para aproximar con toda precisión los valores en los aparatos.
CONCLUSIONES
A partir de las graficas y tablas elaboradas , se logro observar que a medida que la distancia se acerca al centro del solenoide, este iba tendiendo a aumentar el campo magnético.
se aprecia la variación del campo magnético, debido a factores como la longitud, numero de espiras, radio del solenoide y corriente inducida.
se aprendió a calcular el campo magnético a través de un solenoide, haciendo cálculos experimentales y teóricos dependiendo del radio de este, la distancia y el numero de vueltas que da el alambre.
BIBLIOGRAFIA
Guía de laboratorio 7 "Ley de Biot Savart e inducción magnética" Escuela de Ciencias básicas Universidad EAFIT, 2016.
