CAMPO MAGNÉTICO DE UNA BOBINA OBJETIVOS:
– Determinar experimentalmente experimentalmente la relación entre la fuerza magnetica y la corriente que la produce, tanto en un conductor , como en un solenoide FUNDAMENTO TEORICO: Fuerza magnética sobre un conductor
Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada c ada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre que lleva corriente.
La figura muestra un tramo de alambre de longitud que lleva una corriente que está colocado en un campo magnético
, de tal manera que sean perpendiculares
La corriente en un un conductor conductor rectilíneo es transportada transportada por por electrones electrones libres, siendo el número número de estos electrones por unidad de volumen del alambre. La magnitud de la fuerza media que obra en uno de estos electrones está dada por;
por ser
y siendo
la velocidad de arrastre:
La longitud del conductor contiene
. Por lo tanto,
electrones libres, siendo
el volumen
de la sección de conductor de sección transversal que se está considerando. La fuerza total sobre los electrones libres en el conductor y, por consiguiente, en el conductor mismo, es:
Ya que
es la corriente en el conductor, se tiene:
Las cargas negativas que se mueven hacia la derecha en el conductor equivalen a cargas positivas moviéndose hacia la izquierda, esto es, en la dirección de la flecha verde. Para una de estas cargas positivas, la velocidad apuntaría hacia la izquierda y la fuerza sobre el conductor apunta hacia arriba saliendo del plano de la figura. La ecuación anterior es válida solamente si el conductor es perpendicular a . Es posible expresar el caso más general en forma vectorial así:
siendo un vector (recorrido) que apunta a lo largo del conductor en el sentido de la corriente. Esta ecuación es equivalente a la relación
y
cualquiera de las dos puede tomarse como ecuación de definición de Obsérvese que (no representado en la figura) apunta hacia la izquierda y que la fuerza magnética apunta hacia arriba saliendo del plano de la figura. Esto concuerda con la conclusión a que se llegó al analizar las fuerzas que obran en los portadores de carga individuales Campo magnetico en una bobina
Donde:
•
N es
•
I es
el número de vueltas del cable en torno al electroimán;
la corriente en amperios;
•
L
es la longitud del circuito magnético.
PARTE EXPERIMENTAL: Equipo: – – – – – –
2 amperímetros DC de 0 a 5 A 2 reóstatos 1 fuente de poder 1 bobina 1 cuerda delgada , de aproximadamente 1m 1 balanza de corriente
PROCEDIMIENTO:
– Colocar la balanza debe de estar en equilibrio con la placa de corriente, todavía sin corriente, en posición horizontal – Mediante los reóstatos mantenga constante I2 y varié I1 , con ayuda de porciones de cuerda restablecemos el equilibrio en la balanza – Haga variar I2 y mantenga constantes I 1 ,para cada corriente restaure la posición de equilibrio y registre sus datos
CÁLCULOS Y RESULTADOS:
I1 = 1A
g=9,8 m/s2
λ=0,43 g/m
Nº
I2
L(cm)
Masa( 10-5Kg)
Fuerza( 10-5N)
1
0,6
3,8
1,63
16
2
0,8
4,0
1,72
16,9
3
1,0
4,3
1,85
18,13
4
1,4
4,6
1,98
19,4
5
1,8
4,9
2,11
20,7
6
2,0
5,2
2,24
22
I = 1,5A
Nº
I2
L(cm)
Masa( 10-5Kg)
Fuerza( 10-5N)
1
0,6
5,2
2,2
21,6
2
0,8
5,5
2,4
23,5
3
1,0
5,8
2,5
24,5
4
1,4
6,1
2,6
25,5
5
1,8
6,4
2,7
26,5
6
2,0
6,6
2,8
27,4
Nº
I2
L(cm)
Masa( 10-5Kg)
Fuerza( 10-5N)
1
0,6
8,0
3,44
33,7
2
0,8
8,3
3,6
35,3
3
1,0
8,5
3,7
36,3
4
1,4
9,0
3,9
38,2
5
1,8
9,4
4,0
39,2
6
2,0
9,6
4,1
40,2
Nº
I2
L(cm)
Masa( 10-5Kg)
Fuerza( 10-5N)
1
0,6
8,5
3,7
36,3
2
0,8
8,9
3,8
37,2
3
1,0
9,3
4,0
39,2
4
1,4
9,7
4,2
41,2
5
1,8
10,0
4,3
42,1
6
2,0
10,2
4,4
43,1
I1=2A
I1=3A
Grafique B en función de I 1 y de esta determine la relación B/I 1 de la bobina
1)
B= F/I2L Campos magneticos(mT) Nº
I2
I1 =1A
I1 =1,5A
I1 =2A
I1 =3A
1
0,6
6,1
8,2
12,7
13,8
2
0,8
4,8
6,7
10,0
10,6
3
1,0
4,1
5,6
8,3
8,9
4
1,4
3,2
4,1
6,2
6,7
5
1,8
2,6
3,4
4,9
5,3
6
2,0
2,5
3,1
4,6
4,9
3.9
5.2
7.8
8.4
Bpromedio
Se sabe:
B (I) =2,314I1 +1,985
B/I1 = 2,314 = цN/L N/L=0,1841.104 vueltas/metro
2)
grafique F en funcion de I 2 y determine B I1= 1 A
B= 0,92 mT I2=1,5 A
B= 0,83mT I3= 2 A B= 0,99 mT I4=3 A B=1,1 mT Conclusiones:
– el campo producido por la corriente I 2 en la bobina es de aprox. 0,96 mT – el numero de arrollamientos por metro es de 1841
