UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERÍA CIVIL Y DEL AMBIENTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO: 4503172 FISICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LABORATORIO N14: “CAMPO MAGNÉTICO DE UN CONDUCTOR RECTILÍNEO”. GRUPO DE PRÁCTICAS N 0 7 DOCENTE: Condori Mamani, Belinda SUBGRUPO: A INTEGRANTES:
Cabrera Córdova, Franco Espinoza Barrón, Joseph Gallegos Abarca, Kevin Francisco Javier Sucasaire, Daniel Jesús Morán Ramos, Estefanie Guianella
AREQUIPA – 2018 2018
1) OBJETIVOS
Determinar experimentalmente el calor del campo magnético producido por una corriente rectilínea, utilizando la le y de Biot y Savart. Determinar experimentalmente el valor de campo magnético terr estre en Arequipa.
2) INTRODUCCIÓN
Un conductor recto
Cuando la corriente eléctrica continúa y directa, atraviesa el conductor rectilíneo con un carbón horizontalmente rígido.
Regla de Ampere
Señala el sentido de las líneas de fuerza, pero también podemos aplicar la regla de la mano izquierda: como la dirección del campo magnético depende del sentido de la corriente,
Campo magnético producido por un conductor rectilíneo
Faraday dice que: Las corrientes inducidas son aquellas producidas cuando se mueve un conductor en sentido transversal a las líneas del flujo del campo magnético La Inducción electromagnéticas el fenómeno que da origen a la producción de una fuerza electromotriz (FEM) y de una corriente eléctrica inducida. Para comprender de una manera más fácil el campo magnético en una bobina o solenoide, es importante estudiar el campo magnético que genera una corriente eléctrica en un conductor recto. Cuando se esparcen limaduras de hierro sobre el papel y se atraviesa un conductor recto por el que se hace pasar corriente eléctrica, se observa como las limaduras se alinean alrededor de conductor, tomando la forma de círculos concéntricos. Ampere ideo una regla para determinar la dirección del campo que rodea un conductor recto denominada regla de pulgar de la mano derecha. La densidad del flujo magnético B, generada por una corriente a través de un conductor, puede calcularse con la siguiente expresión:
=
µ 2
Donde: B= Densidad del flujo magnético en teslas. µ= Permeabilidad del medio que rodea al conductor de Tm/A. I= Intensidad de la corriente que circula por el conductor de amperes. R=Distancia perpendicular entre el conductor y un punto determinado en metros.
3) MARCO TEÓRICO Campo magnético producido por una corriente rectilínea Utilizamos la ley de Biot para calcular el campo magnético B producido por un conductor rectilíneo indefinido por el que circula una corriente de intensidad i.
El campo magnético B producido por el hilo rectilíneo en el punto P tiene una dirección que es perpendicular al plano formado por la corriente re ctilínea y el punto P, y sentido el que resulta de la aplicación de la regla del sacacorchos al producto vectorial ut´ ur Para calcular el módulo de dicho campo es necesario realizar una integración.
Se integra sobre la variable q , expresando las variables x y r en función del ángulo q . R=r·cosq , R=-y·tanq .
En la figura, se muestra la dirección y sentido del campo magnético producido por una corriente rectilínea indefinida en el punto P. Cuando se dibuja en un papel, las corrientes perpendiculares al plano del papel y hacia el lector se simbolizan con un punto · en el interior de una pequeña circunferencia, y las corr ientes en sentido contrario con una cruz ´ en el interior de una circunferencia tal como se muestra en la parte derecha de la figura.
La dirección del campo magnético se dibuja perpendicular al plano determinado por la corriente rectilínea y el punto, y el sentido se determina por la regla del sacacorchos o la denominada de la mano derecha.
4) EQUIPO Y ESQUEMA
Placa de circuito y enchufes de puente
Resistencias variable: R (Reóstato)
Brújula, alambre conductor y cables de conexión
Fuente de tensión DC, interruptor y Amperímetro (A)
Soporte Universal
Pinzas cocodrillo
5) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Instalamos el circuito como muestra el esquema, colocando en forma paralela la aguja y el alambre conductor y orientando el sistema hacia el norte, de tal manera que la aguja al apuntar al norte coincida con el c ero del transportador. La distancia entre el alambre conductor y la brújula debe ser igual a 1.0 cm . Regulamos la fuente a 9 V y cerramos el interruptor S. Solicitamos al profesor la verificación de la instalación antes de conectar la fuente de tensión a la toma de la red. Luego, desplazando la corredera del reóstato regulamos la intensidad de la corriente en 1.0 A. Tomamos la lectura del ángulo (θ) de desviación de la a guja y lo anotamos en la tabla 1. Variando la posición de la corredera del reóstato regulamos la intensidad de corriente, incrementándola en 0.5 A cada vez hasta 3 A. Repetimos el procedimiento 6. Luego la distancia entre el alambre conductor y la aguja debe ser igual a 0.5 cm y cerramos el interruptor S.
Con el reóstato regulamos la intensidad de la corriente en 2 A, la cual permanecerá constante para esta segunda parte de la experiencia. Tomamos la lectura del ángulo (θ) de desviación de la a guja y la anotmaos en la tabla 2. Variando la distancia entre la aguja y el alambre conductor en 0.5 cm hasta 3 cm; repetimos el procedimiento 10.
6) ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES 1. Con los valores de I(A) anotados en la tabla 1, c alcule el campo magnético (para r = 1cm). Anote dichos valores en la tabla 1 2. Con los valores del ángulo θ anotados en la tabla 1, calcule la tangente de dicho ángulo y anote estos valores en la tabla 1. 3. Calcule el campo magnético terrestre BT, utilizando la tangente del ángulo y B i. Anote estos valores en la tabla 1. LECTURA
I (A)
θ (°)
tgθ (°)
1
0.5
16
0.287
2
1.0
23
0.424
3
1.5
31
0.601
4
2.0
35
0.7
5
2.5
45
1
6
3.0
50
1.192
110− 210− 310− 410− 510− 610−
3.48410− 4.71710− 4.99210− 5.71410− 510− 5.0410−
4. Construye la gráfica Bi=f (I) y Bi=f (tg θ) en papel milimetrado.
5. Calcule la pendiente de la gráfica de Bi=f(tg θ) ¿Qué representa? 6. Con los valores de r anotados en la tabla 2, calcule el campo magnético (para I = 2A). Anote estos valores en la tabla 2. 7. Con los valores de r anotados en la tabla 2, calcule el campo magnético (para I = 2A). Anote estos valores en la tabla 2 LECTURA
r(cm)
θ (°)
tgθ (°)
1
0.5
39
0.81
2
1.0
35
0.700
3
1.5
32
0.625
4
2.0
29
0.554
5
2.5
27
0.51
6
3.0
24
0.445
8 10− 4 10− 2.667 10− 2 10− 1.6 10− 1.333 10−
7) COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN EXPERIMENTAL
Compare el valor del campo magnético terrestre para la localidad obtenido mediante la pendiente BT, con el valor promedio obtenido experimentalmente de la tabla 1, así como con el valor teórico (2.5x10^-5 T)
. á = 2.5 ∗ 10− . = 4.8245 ∗ 10−
8) CONCLUSIONES
De esta práctica podemos llegar a la conclusión que mientras las corriente circule, mayor será el campo magnético que de forme. 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 r ecto, este genera un campo magnético directamente proporcional a la corriente que circula por el alambre. Con una brújula es posible medir el campo magnético producido por una corriente que circula a través de un alambre recto si se tiene en cuenta que ésta señala el norte magnético de la tierra.
9) CUESTIONARIO FINAL 1. En una región donde el campo magnético terrestre es horizontal, se coloca un conductor también horizontal, y que lleva una corriente de Oeste a Este. Se observa que en ciertos puntos, cercanos al conductor, el campo magnético es nulo. ¿Dónde están situados estos puntos? Debido a que el campo magnético terrestre es horizontal y que la corriente, va de oeste a este los puntos se van a encontrar en el conductor. 2. Una corriente en un conductor produce un campo magnético que puede calcularse utilizando la ley de Biot y Savart. Puesto que la corriente se define como la tasa de flujo de carga, ¿Qué puede usted concluir acerca del campo magnético producido por cargas estacionarias? Podemos concluir que el campo magnético que es producido por las cargas estacionarias es estacionario mientras la corriente fluya por él de forma uniforme.
10)
BIBLIOGRAFIA
http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/Campo_Magnetico_en_un_alambre_ recto.pdf http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/campo-magnetico-creado-por-unconductor.html
