MEDIDA DEL CAMPO MAGNETICO EN LAS BOBINAZ DE HELMHOLHTZ AUTOR: GOICOCHEA PRINCIPE E. IVAN RESUMEN En esta practica experimental de de laboratorio se trata sobre el sobre el campo magnético en la bobinas de HELMHOLTZ, HELMHOLTZ, en nuestro caso lo realizaremos en comparar el campo magnético tanto en forma teórica como practica. 2.- OBJETIVOS 1.- Determinación de campo magnético creado por una pareja de bobinas de HELMHOTHZ es uniforme 2.- aprender a medir y caracterizar el campo
magnético en una una pareja de de bobinas de de
HELMHOTHZ 3.- FUNDAMENTO TEORICO. Consideremos dos bobinas circulares iguales de radio “ r ” por las que circula corriente
estacionarias de intensidad
I
en el mismo sentido . supongamos que el eje de revolución es el
mismo, y que las espiras están contenidas en planos paralelos y están separadas a una distancia igual a su radio como se muestra en la figura Nº1. Si ambas bobinas tienen un numero de enrollamiento igual a “ N “ y por amabas bobinas circula una misma corriente ( en el mismo
sentido), se tiene que el campo magnético en el centro de las bobinas es uniforme en toda la región volumétrica que lo rodea al centro de dicho radio. Entonces el valor del campo magnético viene dado por la siguiente ecuación. ...................(1)
IFUG. Nº1 MUESTRA COMO SE COLACAN LAS BOBINAS DE HELMHOTLZ
Esta configuración de espiras frecuentemente empleada (bobinas de Helmholtz), básicamente consisten en dos solenoides circulares del mismo radio R y con un eje común como muestra la Figura 2, separados por una distancia tal que la segunda derivada del campo magnético B se anula en el punto del eje equidistante de ambos solenoides (punto medio). Esto se consigue para una separación entre los dos solenoides igual a su radio R. El módulo del campo magnético creado por la bobina de Helmholtz en un punto a una distancia z de uno de los solenoides y sobre el eje es
...................(2)
cuando las intensidades en los solenoides tienen el mismo sentido, y en el punto medio entre los dos solenoides y sobre el eje, el campo es
....................(3)
…………………….(4)
Donde N es el numero de vueltas de la bobina, I es la intensidad de corriente que recorre las bobinas, R es el radio de las bobinas que forman las espiras y K es llamamado factor de calibración, que relaciona el campo magnético uniforme creado por la bobinas con la intensidad de corriente que recorre y μ0 = 4_*10-7 Tm/A = Permeabilidad del espacio libre.
4.- INSTRUMENTOS Y MATERIALES * 2 bobinas de Helmholtz * Una fuente de corriente continua coneccion
* Un amperimetro
* Un telasmatro
* Un sensor de campo magnetico
* Cables de
5.- PROCEDIMIENTO Y RESULATADOS
Antes de empezar el procedimiento hay que tener en cuentas que antes de conectar la fuente de alimentación hay que asegurarse quelos controles de potencial y corriente están al mínimo. Conectar la fuente de cooriente al amperímetro y a la bobinas de Helmholtz como se muestra en la figura Nº2
FIG. Nº 2 Muestra cuando las bobinas ya estan listar para empesar el experimento
FIG Nº 3se muestra cuando estan el pleno funcionamiento las bobinas
Utilizando el soporte y la regla graduadada, colocamos la varilla de sonda de efecto hall a lo largo del eje de la bobinas
Cada bobina está formada por un hilo conductor que recorre N vueltas en torno a un apoyo cilíndrico cuyo radio coincide con la distancia R entre las bobinas (en nuestro caso, ( N=240 cada una y R= 13.5cm.). El hilo de sujeción de cada bobina dispone de dos conectores hembra que coinciden con el inicio (marcado con color rojo) y el final del bobinado (marcado con con color negro). Las salidas 2 debenestar conectadas a la fuente de alimentación mientras que las salidas de color rojo deben estar conectadas entre sí. De esta manera, las bobinas están conectadas en serie y por ellas circula una corriente eléctrica de intensidad I. Como consecuencia, éstas generan un campo magnético que es prácticamente uniforme en el espacio comprendido entre ellas Finalmente encendemos la fuente de alimentación con una intensidad de corriente inicial I = 0.9 amp. y un campo magnético B=1.36 teslas. Asi repitimos este procedimiento 8 veces que los demás datos están en la tabla Nº1 Luego con los datos obtenidos en forma experimental, utilizando la formula Nº
con K = 1.63x10-3 encontramos el campo magnético en forma
teorica tal como se muestran en la tabla Nº1
I(amp)
0.9
1.59
2.26
2.95
3.60
4.25
5.55
6.20
Valores medios 3.41
B (tes)
1.36
2.25
3.18
4.15
5.00
5.93
6.81
7.74
5.63
pract
B (tes) 1.4*10 teorico
3
2.5*10
3
3.6*10
3
4.8*10
3
5.8*10
3
6.9*10
3
7.97*10
3
9.0*10
3
5.46*10
3
CAMPO MAGNE
GRAFICA Nº1 DE I Vs B 9 8 7 6 ) 5 s e t ( 4
3 2 1 1
2
3
4
5
6
INTENSIDAD (Amp.)
B
0.010 . T ) O C I R O E T ( O C I T E N G A M P M A C
0.009
GRAF Nº2 I Vs B(Teorico)
0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 1
2
3
4
5
6
INTENSIDAD(amp)EXPERIMENTAL
6.- ANALSISI Y DISCUSION
Como nos podemos dar cuenta que nuestra Nº1 nos muestra que se ha llegado a una aproximación tal como se esperaba el comportamiento lineal
Como podemos observar en el caso del error absoluto del campo magnético medido tanto experimental como teórico hay una diferencia de E=5.63-5.24x10 cual es una dato que es considerable estadísticamente
-3
=5.62 tes. Los
Se observa que el valor obtenido experimentalmente resulta equivalente al de tablas y que, además, se verifica lo que se esperaba a partir del análisis del modelo teórico empleado, es decir; que el valor o btenido es ligeramente mayor al valor de tablas
El hecho del paralelismo existente entre las rectas graficadas en la GRAF. Nº1 Y 2, lleva a la conclusión de que las medidas fueron realizadas correctamente. Sin embargo, existe una diferencia importante entre el valor promedio obtenido y el valor de tabla. Esto implica la existencia de un error sistemático en el instrumental que no pudo ser detectado.
Con respecto al error relativo se obtiene un valor de Er= 0.998 tes esto nos indica que nuestro experimento lo hemos logrado con errores mínimos
Se observa nuestra gráfica nos dan una línea recta, con lo que confirmamos que el que el campo magnético en la bobinas de Helmholtz varía linealmente con respecto a la intensidad de corriente 7.- CONCLUSIONES A partir de nuestros resultados en los errores relativos y porcentuales , además del comportamiento de la linealidad de las graficas 1 y 2 llegamos a comprobar que el campo magnético en centro de la bobinas de Helmholtz es uniforme.
