8. Laboratorio Electromagnetismo - Brújula de Tangentes

UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO Preparó: Ing. Arbey Arbey Osorio Dulce [email protected]

PR CTICA LABORATORIO

BRÚJULA DE TANGENTES

OBJETIVOS 1. Estudiar el efecto que los campos magnéticos creados por corrientes eléctricas ejercen sobre una brújula. 2. Determinar la magnitud de la componente horizontal del campo magnético terrestre en la ciudad de Popayán a partir del campo magnético que produce una bobina plana circular.

MÉTODO En primer lugar, variando el número de vueltas de una bobina circular plana se hará circular por ella corrientes que generen un campo magnético tal que en conjunto con la componente horizontal del campo magnético terrestre produzca una deflexión de 45° en la aguja de una brújula. En segundo lugar, para una tensión constante se varía el número de vueltas de la bobina y se determina el ángulo de deflexión de la aguja de la brújula.

MATERIALES 1. 2. 3. 4. 5. 6.

MONTAJE

1 Fuente de alimentación. 1 Multímetro. 1 Reóstato. 1 Brújula de tangentes. 1 Nivel. 1 Flexómetro o regla.

ESQUEMÁTICO

Fotografía 1. Montaje para la práctica. Laboratorio de Electromagnetismo – Brújula de tangentes (documento en revisión)

Ing. Arbey Osorio Dulce

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UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO Preparó: Ing. Arbey Osorio Dulce [email protected]


PROCEDIMIENTO 1. Lea completa y detenidamente esta guía; asegúrese de comprenderla y contar con todos los elementos necesarios para la realización de la práctica antes de llevar a cabo cualquier otra labor. Antes de hacer cualquier conexión asegúrese que los controles de tensión y corriente en la fuente están al mínimo. MÉTODO DE LA VARIACIÓN DEL VOLTAJE Y LA CORRIENTE

2. Efectúe el montaje que se indica en la Fotografía 1. Desmonte con delicadeza la brújula tirando de ella hacia arriba y mida el radio de la bobina. Regístrelo en la Tabla 1. Coloque de nuevo la brújula en su sitio con suavidad, sin forzarla.

Fotografía 3. Orientación y nivelación brújula de tangentes. 4. Usando las clavijas, ajuste la brújula de tangentes a 20 vueltas y el multímetro en la escala de medida de corriente en miliamperios más alta que posea.

Fotografía 4. Brújula de tangentes configurada a 20 vueltas. Fotografía 2. Determinación radio de la bobina. 3. Con la fuente y el multímetro apagados nivele y centre la brújula. Gire la bobina de tal manera que el campo magnético que ésta produzca cuando pase una corriente eléctrica a través suyo sea perpendicular a la componente horizontal del campo magnético de la Tierra.

Fotografía 5. Brújula de tangentes configurada a 40 vueltas. Laboratorio de Electromagnetismo – Brújula de tangentes (documento en revisión)


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5. Encienda multímetro y fuente. Incremente lentamente la tensión que entrega la fuente hasta que la aguja de la brújula se oriente en dirección 45°. Este ángulo será el del campo magnético resultante entre la componente horizontal del campo magnético terrestre y el generado por la bobina. Registre en la Tabla 1 el voltaje y corriente correspondientes. Ponga a cero la tensión de la fuente y apáguela.

PROCESAMIENTO DE DATOS 1. Dibuje las gráficas que corresponda e interprete. 2. A partir de los datos obtenidos calcule el valor de la componente horizontal del campo magnético terrestre en la ciudad de Popayán. Asimismo visite http://www.ngdc.noaa.gov/geomagweb/#igrfwmm y estime el valor del campo magnético para la ciudad. Comparando ambas cantidades, qué porcentaje de error se presenta? 3. Qué es el cinturón de Van Allen? Qué relación tiene con la fuerza magnética terrestre?

Fotografía 6. Deflexión de 45° de la aguja de la brújula.. 6. Para cada número de vueltas de la Tabla 1 repita el paso anterior.

4. Para qué se utilizan los campos magnéticos en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN? 5. Qué es el efecto Hall y qué aplicaciones tiene?

MÉTODO DEL VOLTAJE CONSTANTE

6. Lea el artículo publicado en http://www.tendencias21.net/La-fuerza-delcampo-magnetico-terrestre-ha-disminuido-un10-en-los-ultimos-160-anos_a253.html. Qué opinión le merece?

7. Fije la tensión de la fuente en 10 V. Asegúrese que la bobina de la brújula de tangentes esté orientada según se indicó en el paso 3 de esta guía. 8. Para cada número de vueltas en la Tabla 2 mida la corriente eléctrica que circula así como el ángulo de deflexión de la aguja. Registre sus observaciones en dicha tabla. 9. Limpie y ordene los elementos y su sitio de trabajo. Haga entrega formal del material al laboratorista. Entregue el preinforme al docente del laboratorio.


BIBLIOGRAFÍA [1] LÉVY, Élie, Diccionario Akal de Física, Ed. Akal S.A., Pinto (Madrid), 2008. Guías Laboratorio Electromagnetismo, Universidad del Cauca

Laboratorio de Electromagnetismo – Brújula de tangentes (documento en revisión)


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PREINFORME BRÚJULA DE TANGENTES GRAN GRUPO PROFESOR FECHA

Tabla 1. Método de la variación del voltaje y la corriente. Número de vueltas Voltaje (V) Corriente (mA) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Radio de la bobina (cm)

PEQUEÑO GRUPO

NOMBRE S E T N A R G E T N I

CÓDIGO

1 2 3 4 5

Tabla 2. Método del voltaje constante. Corriente Número de vueltas (mA) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Tensión aplicada


Ángulo deflexión (°)

10 V cc


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PREINFORME BRÚJULA DE TANGENTES GRAN GRUPO

PEQUEÑO GRUPO

VALORACIÓN GUIÓN - PRÁCTICA

Por consenso entre los integrantes del pequeño grupo, diligencie la siguiente tabla con la cual valorará el guión y la práctica desarrollada.

CRITERIO

BAJO

NIVEL MEDIO

ALTO

Claridad guión Pertinencia tema guión Dificultad práctica Facilidad adquisición componentes OBSERVACIONES



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8. Laboratorio Electromagnetismo - Brújula de Tangentes

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