CAMPO MAGNÉTICO CERCA DE UN ALAMBRE RECTO PRÁCTICA DE LABORATORIO NÚMERO 7
Presentado por NATALIA ARISTIZABAL VELEZ LUISA MARÍA CORONADO GUTIÉRREZ CLAUDIA LORENA LÓPEZ GIRALDO
Presentado a HERNÁN VIVAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA FISICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO ABRIL DE 2013
CAMPO MAGNÉTICO CERCA DE UN ALAMBRE RECTO OBJETIVO: Encontrar la relación funcional existente entre el campo magnético generado por un conductor rectilíneo. A partir de los datos obtenidos, calcular la permeabilidad en el vacío.
conductor se produce la deflexión de la aguja que se visualiza por un torque sobre ella debido a la fuerza lateral que ejerce el campo magnético creado por el conductor. La interacción de estos dos campos hace que la aguja se deflecte un ángulo φ, como se muestra en la
Fig. 2.
FUNDAMENTO TEÓRICO Cuando circula una corriente por un conductor, se crea un campo magnético alrededor de éste. Las líneas de inducción de este campo producido por un conductor recto
por
el
cual
circula
una
corriente,
son
circunferencias concéntricas en el conductor, como se muestra en la Fig. 1. Fig. 2
La aguja se deflecta debido a las dos
componentes: Campo magnético del conductor (Bi) y campo magnético terrestre (Bt)
De la figura 2, se aprecia que: Bi=Bt Tg φ
Siendo, Bi: Campo magnético debido a la corriente Fig. 1
Líneas de inducción alrededor de un conductor recto que transporta una corriente I
La expresión para determinar el campo magnético en
Bt: Campo magnético terrestre= 0.314 Gauss
EQUIPO UTILIZADO
un punto situado en el extremo del conductor de
Fuente DC
longitud L a una distancia R del mismo, para el aparato
Amperímetro DC
utilizado en la práctica es,
Reóstato
Soporte
Conductor largo
Brújula
√ Para el aparato utilizado en la práctica, consideramos R= 0.1L, por lo tanto la expresión quedaría así,
Donde,
: Permeabilidad en el vacío= weber/A.m
PROCEDIMIENTO El procedimiento consta de dos partes.
Primera parte 1. Se preparó el montaje mostrado en la Fig. 3 2. Se coloco la brújula sobre la base de madera con la hoja cuadriculada fija en la base, lo más
Si se coloca una brújula a una distancia r del conductor,
cercano al conductor rectilíneo. Orientamos la
y no hay corriente en el conductor, la aguja de la brújula
brújula con el campo magnético terrestre (línea
estará alineada en la dirección del campo magnético
S-N).
terrestre. Cuando empieza a circular corriente por el
3. Conectamos la fuente DC y suministramos al 6. Conectamos
circuito una diferencia de potencial.
la fuente DC y variamos la
resistencia del reóstato para obtener diferentes valores de corriente con sus correspondientes ángulos de deflexión de la aguja. Estos valores quedaron registrados en la tabla # 2. 7. Medimos la longitud L del conductor recto. Longitud L (m)= 0.56 TABLA # 2 I (A) Φ (Grados)
Fig. 3
Montaje de la práctica
2,49 40
1,40 30
1,07 28
0,79 20
0,67 17
0,52 12
0,43 10
CALCULOS Y RESULTADOS 1. Con los datos obtenidos en la tabla #1 graficamos Tg φ contra R. Hallamos la relacion funcional de Tg φ y R.
0.80 Φ0.60 e t n e g n a T
Fig. 4
Montaje eléctrico
0 y = -0.0737x + 0.9321 R² = 0.9294
la brújula en ocho posiciones diferentes y medimos en cada caso la distancia con respecto al conductor y el ángulo de deflexión
de la
aguja. Los datos fueron consignados en la tabla
10
15
r (cm)
La tgΦ es inversamente proporcional a la
distancia que separa la brújula del alambre distancia mucho menor es el ángulo de deflexión.
TABLA #1
5
recto. Podemos ver en la gráfica que a mayor
#1
Φ (grados)
0.20 0.00
4. Manteniendo la corriente constante, colocamos
r (cm)
0.40
4 36
5 28
6 25
7 20
8 18
9 13
10 12
Segunda parte 5. Colocamos la aguja de la brújula sobre la línea S-N a una distancia fija determinada del conductor. Distancia R (m)= 0.02
11 10
2. Con los datos de la tabla #1 graficamos Tg φ contra 1/R. Analizamos y gráfica y con la ecuacion (2) hallamos µ0. Se determino el porcentaje de error al calcular µ 0.
0,33 8
0.80
) s o d a r g (
0.60
Φ e t n e g n a T
) s o d a r g ( e t n e g n a T
0.40 0.20 0.00 0.00
0.10
y = 3.4089x - 0.1264 R² = 0.9905
0.20
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0
0.30
1/r (cm)
1
y = 0.3292x + 0.0765 R² = 0.9474
2
3
I (A)
La tgΦ es directamente proporcional al inverso
La tg y la corriente, forman una relación
de la distancia, lo que se ve reflejado en las
directamente proporcional.
siguientes expresiones, donde se iguala cada
R= 0,02 m
valor de campo magnético.
weber/A.m
Para r= 0,04m
weber/A.m
weber/A.m Para I= 0,67 A
weber/A.m Para I= 0,52 A
weber/A.m Para I= 0,43 A
weber/A.m
Para r= 0,1m
weber/A.m
Para I= 0,79 A
Para r= 0,09m
weber/A.m
weber/A.m
Para r= 0,08m
weber/A.m
Para I= 1,07 A
Para r= 0,07m
weber/A.m
weber/A.m
Para r= 0,06m
weber/A.m
Para I= 1,4 A
Para r= 0,05m
weber/A.m
Para I= 2,49 A
Para I= 0,33 A
weber/A.m
Para r= 0,11m
weber/A.m Valor promedio
weber/A.m
||
Valor promedio
weber/A.m
||
3. Con los datos de la tabla #2 graficamos Tg φ contra I. Hallamos la relacion funcional entre las dos cantidades. Con base en el analisis de la grafica y usando la ecuacion (2) hallamos µ 0. Se determinó el porcentaje de error cometido.
CUESTIONARIO 1. Deduzca la expresion (1) y teniendo en cuenta que aproximadamente R=0.1 L demuestre la ecuación (2).
directamente proporcional a la corriente que circula por el alambre.
Remplazando R=0.1L la ecuacion dos queda
2. Determine el campo magnético para el punto P debido a un conductor recto por el cual circula una corriente I, como se muestra en la figura. A partir del resultado, demuestre la expresion (1) y halle la expresion del campo magnético cuando el conductor es muy largo.
El campo magnético de la misma forma que el punto anterior, y ya con los resultados podemos decir: Si,
, o,
, se
tiene que el campo
magnético para este alambre largo es:
CONCLUSIONES
El campo magnético de un alambre recto en un punto, a una distancia determinada del centro del alambre,
es
inversamente
proporcional
a
la
distancia.
Cuando se hace circular una corriente por un alambre recto, este genera un campo magnético
