UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR
UNTELS
Carrera profesional: Ingeniera Electrónica y Telecomunicaciones
Laboratorio de Física 2
Experimento N°4
Campo Magnético
Apellidos y Nombres: Escobar Azcarate, Joel
Código: 2016200075
Profesor: Bartolomé
LIMA, PERU 01-07-2018
1. OBJETIVOS:
-Verificar el experimento de Oersted.
-Medir la componente tangencial del campo magnético terrestre.
2. FUNDAMENTO TEORICO:
2.1Campo magnético: Región del espacio asociada a una carga eléctrica puntual q con velocidad v.
2.1.1Campo magnético en el solenoide:
B=u.n.I
2.1.2Campo magnético terrestre:
B=u.n.I.R2 {R^2+A^2}3/2
3. MATERIALES:
-Sensor de campo magnético.
-Interface 3B NetLab.
-Aguja magnética.
-Bobinas de 600 y 120 vueltas.
-Imanes.
-Cronometro.
-Fuente de poder.
-Multímetro.
4. PROCEDIMIENTO:
4.1Experimento de Oersted:
-Se conectó a la bobina de 120 espira a la fuente, se orientó el eje del solenoide en la dirección este a oeste con la ayuda de la brújula colocando está dentro de la bobina, se procedió con el encendido de la fuente y se observó lo que pasaba con la aguja de la brújula.
-A continuación se introdujo el sensor de campo magnético por un orificio de la bobina para determinar el campo magnético para distintas intensidades y se llenó la Tabla 1.
-Se fijó la corriente del paso 2 a 1.5 A y se puso el sensor de campo magnético a 40cm de la bobina inicialmente, de manera simultánea se pulso iniciar en el software 3B NetLab acercándolo lentamente posteriormente se guardó los resultados obtenidos.
4.2Campo Magnético:
-Se suspendió una barra magnética por su centro con ayuda de un hilo muy delgado, y se hiso oscilar con una amplitud pequeña, se contó con ayuda de un cronometro el tiempo de 10 oscilaciones y el periodo. Se llenó la Tabla 2.
-Se midió las dimensiones de la barra magnética así como también la masa y se anotó los valores en la Tabla 3.
5. DATOS EXPERIMENTALES:
5.1Experimento de Oersted:
I(A)
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
B(mT)
1.9
2.8
4
4.3
5.3
6
7.1
8.9
10.4
Tabla 1: Valores de campo magnético B en el solenoide de 600 espiras.
t1
t2
t3
t promedio
Periodo t
38.7
37.6
37.75
38.02
3.8
Tabla 2: Valores del periodo de oscilación del imán.
Masa
Ancho(a)
Largo(L)
Altura(h)
33
2.4
8
1
Tabla 3: Valores de las dimensiones del imán.
d(cm)
20
25
30
35
40
α(°)
51
36
20
13
5
B(mL)
0.13
0.071
0.039
0.026
0.012
Tabla 4: Valores de la componente horizontal del campo magnético terrestre.
5. CUESTONARIO:
5.1Experimento de Oersted:
5.1.1. Explique sus observaciones del paso 1 del procedimiento, respecto al campo magnético producido por una corriente eléctrica en una bobina circular y una bobina cuadrada
Del procedimiento del paso 1 se pudo observar que la aguja de la brújula cambiaba según como era conectada la fuente al solenoide, es decir la aguja apuntaba siempre en la misma dirección del campo.
5.1.2. ¿Por qué la aguja magnética se orienta en la dirección del campo magnético en el solenoide?
Porque alrededor de ella, en el conductor recto se creó un campo magnético por acción de la corriente eléctrica. Se orientó perpendicular al conductor.
5.1.3. ¿Cuándo intercambiamos los cables, que observa? ¿Explique ese fenómeno?
La aguja se orienta en sentido contrario, porque al cambiar el sentido de la corriente eléctrica, cambiamos también el sentido del campo magnético que se va a generar, y esto se pone en manifiesto en el cambio de dirección de la aguja.
5.1.4. ¿Qué pasaría si un positrón ingresa en la bobina? ¿Explique que sucede?
Si ingresa un protón a la bobina, el mismo campo magnético cambia su trayectoria y lo obliga a realizar un MCU, hacia afuera.
5.1.5. Grafique I vs B
Del grafico se puede notar la relación directamente proporcional que tiene la intensidad de corriente con el campo magnético dentro de la bobina.
5.2Experimento campo magnético terrestre:
5.2.1. ¿En qué lugares de la Tierra el campo magnético terrestre es máximo, por qué?
La intensidad de campo es máxima cerca a los polos y mínima cerca al ecuador. Porque la Tierra es como un imán gigantesco con dos polos: un polo Norte y uno Sur. Las líneas de campo son más cercanas pues están salen o entran de los polos.
5.2.2. Calculo del momento de inercia del imán con los resultados de la Tabla 3.
I=m (L^2+a^2)/12
Donde:
m: Masa
L: Largo
a: ancho
I: Momento
I=33(2.1^2+8^2)/12= 188.1275 gr.cm^2
5.2.3. Explique cómo se produce el campo magnético de la Tierra y el efecto denominado auroras boreales y australes.
El campo magnético terrestre se originó con los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta. Dicho campo se extiende desde el núcleo, atenuándose progresivamente en el espacio exterior. Provoca efectos electromagnéticos en la magnetosfera y nos protege del viento solar.
La aurora boreal se produce cuando el viento solar se ve alterado por partículas subatómicas que provienen de las manchas solares. Esta actividad solar libera enormes cantidades de partículas al espacio, rayos X, rayos ultravioletas y radiación. La radiación y los rayos ultravioleta llegan a la tierra constantemente y son absorbidos por las capas superiores de la atmosfera, pero cuando el viento solar viene cargado con partículas originadas por las manchas solares, se produce una aurora boreal.
5.2.4. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del tren bala?
Su funcionamiento se basa en el principio de repulsión magnética, capaz de crear un potente campo magnético que actué entre los coches del tren y la propia vía. Provoca una levitación magnética, que hace que el tren flote en el aire.
Los raíles contienen dos sets de bobinas de metal cruzadas en forma de ocho que crean un modelo electromagnético. El tren, lleva unos imanes superconductores llamados "bogíes". Cuando está parado, el tren descansa sobre unas ruedas de cucho.
Al comenzar el movimiento, el tren avanza lentamente sobre ellas haciendo posible que los imanes situados bajo el tren interactúen con los de la vía. Una vez que el tren alcanza los 150 km por hora, a fuerza magnética creada es lo suficiente potente para elevar el tren por 10cm del suelo, eliminando la fricción y permitiendo incrementar la velocidad.
5.2.5. Calculo de la inducción magnética de la Tabla 4.
.Para d=20, α=51, T=3.8, I=188.1275, u=4π.10^-7
B=2π2.I.tanα.u4π1/2T(d2-L2/4)
B=0.13 T
.Para d=25, α=36, I=188.1275, u=4 π.10^-7
B=0.071 T
.Para d=30, α=20, I=188.1275, u=4 π. 10^-7
B=0.039 T
.Para d=35, α=13, I=188.1275, u=4 π.10^-7
B=0.026 T
.Para d=40, α=51, I=188.1275, u=4 π.10^-7
B=0.012 T
5.5.6 Se colocan dos espiras de alambre circulares cuyos radios son R=12cm, r=9cm, concéntricas en el plano XY, por la espira mayor circula una corriente en sentido horario de 15A, y por la espira menor 12 A en sentido anti horario. ¿Cuál es el campo magnético en el centro de las espiras?
B.ds=μoI
B=μoI2πr=4πx10-7x152πx0.12=25μT (saliente)
B=μoI2πr=4πx10-7x122πx0.09=53.3μT entrante
BT=53.3μT-25μT=28.3μT
Dos alambres delgados paralelos transportan corrientes continuas. Si la corriente por el conductor a, es de 12A, en sentido este a oeste y la corriente en el conductor b, es de 10A, en sentido Oeste a este, hallar el valor del campo magnético en el punto medio de la distancia (d=50 cm), que separa los dos alambres.
.Se resuelve:
BT=μ0 122π(25×10-2)k+μ0 102(25×10-2)k
BT=1.76×10-5 k
6. CONCLUSIONES:
-Al hacer intensidad de corriente por la bobina este induce un campo magnético donde el campo magnético en el centro es el doble que el que se forma en los extremos.
-El comportamiento de la bobina como un electroimán al hacer pasar intensidad de corriente sobre ella.
-Los colores de las auroras boreales es un intercambio de energía que se da en la atmosfera, producido por el campo magnético de la Tierra con energía del universo.
-La intensidad de campo terrestre son máximas en los polos y mínimas en el ecuador.
7. RECOMENDACIONES:
-Verificar que los instrumentos a utilizar estén correctamente calibrados y en buen estado.
-Cualquier cambio en el modelo del experimento, realizarlo con la fuente desconectada.
-Al momento de utilizar las bobinas, verificar las indicaciones y ver su voltaje e intensidad máxima.
8. BIBLIOGRAFIA:
https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/2011/01/08/origen-del-campo-magnetico-terrestre
https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/2011/05/04/como-se-forma-una-aurora-boreal
https://www.jrailpass.com/blog/es/maglev-tren-bala
https://issuu.com/shirsita/docs/manual_de_electricidad_magnetismo_5f/43
I VS B
