Objetivos: -Observar y
estudiar las propiedades del campo magnético generado por una bobina.
Materiales: Fuente –
Bobina rectangular sobre cuadro de madera – Bobina selectora – Brújula –
Amperímetro – Llave inversora – Reóstato
Diseño experimental:
Se ubicará, sobre el cuadro de madera, un
conductor enrollado en forma de bobina, en su parte inferior, una bornera que
permitirá seleccionar el número de espiras conectadas al circuito y en el
centro, una brújula, que se orientará en la dirección del vector inducción. La aguja deberá ser
pequeña, así podremos observar cómo la afecta el campo generado por la bobina.
Procedimiento: Ubicamos
el cuadro de manera que la aguja de la brújula quede paralela al meridiano
magnético del lugar. Para corroborar esto, hacemos circular corriente en ambos
sentidos, variando la posición hasta que los ángulos de deflección hacia uno y
otro lado sean iguales.
Primera Parte:
Cuando ubicamos el cuadro, lo conectamos a los bornes A y 5, por
lo que tendremos las cinco espiras conectadas. Al hacer circular corriente,
aprecerá un campo magnético uniforme con dirección perpendicular al plano
formado por las espiras, y el sentido lo determinaremos según la regla de la
mano derecha. El vector inducción de este campo se sumará al del campo
magnético terrestre y la aguja del magnetómetro girará un cierto ángulo a, y quedará paralela a la dirección del vector suma o
resultante.
Por este esquema observamos que:
tg a = B / Bt Þ B = Bt tg a
Entoces, la tangente del ángulo formado entre
el vector inducción del campo magnético terrestre y el vector inducción
resultante resulta directamente proporcional al módulo del vector inducción del
campo generado por la bobina, lo que no significa que el vector inducción sea
directamente proporcional al ángulo de deflección de la aguja, porque si por
ejemplo colocáramos un imán cerca, la aguja variaría su posicón, pero el campo
magnético no se modificaría.
Sabiendo esto, ubicamos el cursor del
reóstato en una posición y observamos, cerrando la llave hacia uno y otro lado,
la deflección de la aguja del magnetómetro. Luego repetimos el procedimiento,
variando la intensidad de la corriente del circuito. Teniendo dos ángulos, para
cada intensidad, calculamos el promedio y anotamos los datos obtenidos en una
tabla. Hecho esto, obtenemos am y aM, sumando y restando el error al
valor promedio y calculamos sus respectivas tangentes, anotando los valores en
un nuevo cuadro.
Nº
|
I (A)
|
E I (A)
|
aI (°)
|
ad (°)
|
ap (°)
|
E ap (°)
|
|
1
|
0,2
|
0,01
|
16
|
14
|
15
|
2
|
|
2
|
0,4
|
|
28
|
26
|
27
|
|
|
3
|
0,6
|
|
38
|
36
|
37
|
|
|
4
|
0,8
|
|
46
|
44
|
45
|
|
|
5
|
1
|
|
52
|
50
|
51
|
|
|
Nº
|
amin (°)
|
tg amin
|
amax (°)
|
tg amax
|
|
1
|
13
|
0,23
|
17
|
0,31
|
|
2
|
25
|
0,47
|
29
|
0,55
|
|
3
|
35
|
0,7
|
39
|
0,81
|
|
4
|
43
|
0,93
|
47
|
1,07
|
|
5
|
49
|
1,15
|
53
|
1,33
|
Con los valores de las tablas, graficamos el
valor de la tangente mínima y máxima del ángulo en función de la intensidad de
la corriente. Como obtenemos una recta, mediante el método de pendientes
máximas y mínimas, podemos hallar el valor de la constante:
kM = 1,07 / 0,8 A = 1,34 1/A km
= 0,23 / 0,2 A = 1,15 1/A
k0 = (1,34 + 1,15) 1/A
= 1,25 1/A E k = (1,34 – 1,15)
1/A = 0,1 1/A
2
2
k1 = (1,25 ± 0,1) 1/A
Segunda Parte:
En esta sección del trabajo dejaremos un
valor fijo de intensidad (1 A), regulándolo con el reóstato, pero variamos la
cantidad de espiras conectadas al circuito. De esta manera, iremos reduciendo
el número de espiras desde 5 hasta 1, tomando los valores de la deflección de
la aguja para cada número de espiras, y con los datos completaremos la primera
tabla a continuación. Posteriormente tomaremos nuevamente los valores máximos y
mínimos para cada ángulo, asignándole a cada uno su tangente correspondiente, y
con los datos obtenidos, confiscaremos un gráfico representando la tangente del
ángulo en función del número de espiras.
Nº
|
N (esp.)
|
aI (°)
|
ad (°)
|
ap (°)
|
E ap (°)
|
|
1
|
5
|
52
|
50
|
51
|
2
|
|
2
|
4
|
48
|
46
|
47
|
|
|
3
|
3
|
36
|
34
|
35
|
|
|
4
|
2
|
28
|
26
|
27
|
|
|
5
|
1
|
16
|
14
|
15
|
|
|
Nº
|
amin (°)
|
tg amin
|
amax (°)
|
tg amax
|
|
1
|
49
|
1,15
|
53
|
1,33
|
|
2
|
45
|
1
|
49
|
1,15
|
|
3
|
33
|
0,65
|
37
|
0,75
|
|
4
|
25
|
0,47
|
29
|
0,55
|
|
5
|
13
|
0,23
|
17
|
0,31
|
Observamos que la gráfica es una recta y utilizando nuevamente el
método de pendientes maximas y mínimas calculamos el valor de la constante:
kM = 0,8 / 3 = 0,27 km
= 0,47 / 2 = 0,24
k0 = (0,27 + 0,24) =
0,255 E k = (0,27 - 0,24) =
0,015
2 2
k2 = (0,255 ± 0,015)
Monografías
